La selección es importante para el inversor de alto voltaje

Elegir un nivel de tensión demasiado alto dará como resultado una inversión elevada y un largo periodo de recuperación. A medida que aumenta el nivel de voltaje, se debe mejorar el aislamiento del motor, lo que aumenta el precio del motor. El aumento del nivel de tensión aumenta el número de dispositivos semiconductores de potencia conectados en serie en el convertidor de frecuencia y aumenta el coste.

Se puede ver que es extremadamente antieconómico e irrazonable utilizar niveles de voltaje de 6 kV y 10 kV para sistemas de motores de 200-2000 kW. Cuando el dispositivo convertidor de frecuencia se coloca en la red eléctrica de 6 kV, debe cumplir con las regulaciones nacionales sobre supresión de armónicos. Esto está relacionado con la capacidad de la red y la potencia nominal del dispositivo.

Si la capacidad de cortocircuito está dentro de los 1000 MVA, un dispositivo de 1000 kW puede tener 12 fases (devanados dobles en el lado secundario del transformador). Si la potencia es de 24 fases, la potencia puede alcanzar los 2000 kW. Las 12 fases básicamente eliminan las sumas 5 veces mayores del séptimo armónico.

Cuando el número de fases del rectificador supera las 36 fases, la amplitud de la corriente armónica no se reduce significativamente y el coste de fabricación es demasiado alto. Si la capacidad de cortocircuito de la red eléctrica es de 2000 MVA, la capacidad permitida del dispositivo es mayor. La necesidad del nivel de voltaje se considera a partir de las características y factores de seguridad de los dispositivos electrónicos de potencia. Limitado por el voltaje de los dispositivos electrónicos de potencia y el dv/dt permitido del motor, el inversor de 6 kV debe utilizar una conexión en serie de múltiples niveles o múltiples dispositivos. , lo que resulta en circuitos complejos, costosos y confiables. Mal sexo. Para un inversor de 6 kV, si se utiliza 1700VIGBT, tome como ejemplo el inversor de alto voltaje de 6 kV de la serie PERFECTHARMONY de Robincom en los Estados Unidos. Cada fase consta de 5 unidades de potencia con un voltaje nominal de 690 V conectadas en serie, y hay una. máximo de 60 dispositivos en las tres fases. Si se utilizan dispositivos de 3300V, se necesitan 3 series de hasta 30 dispositivos, lo cual es una cantidad enorme. Por otro lado, la corriente del dispositivo es pequeña y la capacidad actual del dispositivo no se puede utilizar por completo. Tomando 560 kW como ejemplo, la corriente del motor de 6 kV es solo de aproximadamente 60 A, mientras que la corriente del IGBT de 1700 V ha alcanzado los 2400 A y la de 3300 V. La corriente del dispositivo ha alcanzado los 1600 A. No se pueden utilizar dispositivos grandes. Es extremadamente irrazonable utilizar una gran cantidad de dispositivos pequeños en serie. Incluso si la potencia del motor alcanza los 2000 kW, la corriente es sólo de unos 140 A, lo que sigue siendo muy pequeño.

Los inversores de media tensión extranjeros tienen múltiples niveles de tensión: 1,1 kV, 2,3 kV, 3 kV, 4,2 kV, 6 kV, que están determinados principalmente por el nivel de tensión de los dispositivos electrónicos de potencia.

Para un convertidor de frecuencia que produce la misma potencia, el costo de usar un voltaje más alto o más unidades conectadas en serie es mayor que el costo de usar un voltaje más bajo, un número menor de unidades con una corriente mayor , es decir, en la corriente del dispositivo, se debe seleccionar el nivel de voltaje más bajo tanto como sea posible bajo las condiciones permitidas. Para aislar, mejorar la corriente de entrada y reducir los armónicos, todos los "convertidores de frecuencia directos" de media tensión no son verdaderos convertidores de frecuencia directos. Sus lados de entrada están equipados con transformadores de entrada. Esta configuración no cambiará en poco tiempo. Dado que hay un transformador en el lado de entrada, el voltaje del inversor y del motor no necesita ser el mismo que el de la red eléctrica. Debe ser de 10 kV y 6 kV para potencias inferiores a 2500 kW, el voltaje no puede exceder los 3 kV. Está la cuestión de los niveles de voltaje razonables para el inversor y el motor.

Para la regulación de la velocidad de conversión de frecuencia por debajo de 200kW a 800kW, el nivel de voltaje debe ser 380V o 660V. Tiene circuitos simples, tecnología madura, alta confiabilidad, pequeño dv/dt y bajo precio. Siguiendo con el motor de 560kW como ejemplo, un inversor de bajo voltaje de 630kW y 660V cuesta aproximadamente 350.000 yuanes, mientras que un inversor de voltaje medio de 6000V con la misma capacidad cuesta aproximadamente 900.000 yuanes. Hay varias formas de lograrlo: bajo-bajo, bajo-alto, alto-bajo y alto-bajo-alto. Dado que el precio del motor y el transformador es mucho más bajo que el del inversor, es razonable reemplazar el motor y el transformador. Cómo combinar el motor de alto voltaje original de 6 kV con el voltaje del inversor de 3,5 kV

Desde la fundación de la República Popular China, el motor de alto voltaje tradicional de 6 kV ha sido el principal producto que se ha introducido. Para promover el inversor de 3,5 kV, es imposible gastar dinero para reemplazar el motor. El autor propone una solución simple como referencia.

Los motores originales de 6 kV del fabricante generalmente están conectados en estrella y el voltaje real que soportan los devanados de fase es de 3468 V, por lo que mientras los devanados se cambien a un triángulo, los demás aspectos permanecen sin cambios. Equipado con un convertidor de frecuencia de 3,5 kV, el voltaje del convertidor de frecuencia cae de 6 kV a 3,5 kV. En la Tabla 3, se puede ver que los dispositivos de 4,5 kV pueden soportar un voltaje soportado de 3 kV sin estar conectados en serie. Si utiliza dispositivos de 1,7 kV, 3 cadenas son suficientes. Los costes de fabricación caerán un 30%. Sin embargo, es completamente razonable que el motor más grande de 2500 kW de la unidad actual de 30 MW de mi país utilice un voltaje de 3,5 kV.

El circuito principal se compone principalmente de un puente rectificador trifásico o monofásico, un condensador de suavizado, un condensador de filtro, un puente inversor IPM, una resistencia limitadora de corriente, un contactor y otros componentes. Muchas de estas fallas comunes son causadas por capacitores electrolíticos. La vida útil de un capacitor electrolítico está determinada principalmente por el voltaje de CC aplicado a ambos extremos y la temperatura interna. El modelo de capacitor se seleccionó durante el diseño del circuito, por lo que la temperatura interna juega un papel decisivo en la vida útil del capacitor electrolítico. Los condensadores electrolíticos afectarán directamente la vida útil del inversor. Generalmente, cada vez que la temperatura aumenta 10 °C, la vida útil se reducirá a la mitad. Por lo tanto, durante la instalación, por un lado, se debe tener en cuenta la temperatura ambiente adecuada y, por otro lado, se pueden tomar medidas para reducir la corriente pulsante. El uso de reactores de CA o CC con factor de potencia mejorado puede reducir la ondulación de la corriente y, por tanto, prolongar la vida útil de los condensadores electrolíticos.

Al realizar el mantenimiento de los condensadores, el deterioro de los condensadores electrolíticos generalmente se juzga por la capacidad electrostática que es relativamente fácil de medir cuando la capacidad electrostática es inferior al 80% del valor nominal y la resistencia de aislamiento es inferior a 5. MΩ, se debe considerar el reemplazo de un capacitor electrolítico. Fenómeno de falla: el disparo por sobrecorriente ocurre cuando el convertidor de frecuencia está acelerando, desacelerando o funcionando normalmente.

En primer lugar hay que distinguir si es provocado por la carga o por el convertidor de frecuencia. Si es un fallo del inversor, se puede consultar la corriente en el momento del disparo a través de registros históricos si supera la corriente nominal del inversor o el valor de ajuste del relé térmico electrónico, y la tensión y corriente trifásica. están equilibrados, debe considerar si hay una sobrecarga o un cambio repentino, como un bloqueo del motor, etc. Cuando la inercia de la carga es grande, el tiempo de aceleración se puede ampliar adecuadamente. Este proceso no dañará el convertidor de frecuencia. Si la corriente durante el disparo está dentro de la corriente nominal del inversor o dentro del rango de configuración del relé térmico electrónico, se puede determinar que el módulo IPM o las piezas relacionadas están defectuosos. En primer lugar, puede determinar si el módulo IPM está dañado midiendo las resistencias directa e inversa entre los terminales de salida del circuito principal U, V y W del convertidor de frecuencia y los terminales P y N en el lado de CC, respectivamente. Si el módulo no está dañado, el circuito del controlador está defectuoso. Si el módulo IPM sufre una sobrecorriente durante la desaceleración o el inversor se dispara debido a un cortocircuito a tierra, generalmente se debe a una falla en el módulo del medio puente superior del inversor o su circuito de accionamiento. Si el módulo IPM sufre una sobrecorriente durante la aceleración, Por lo general, se debe a una falla en el módulo del medio puente inferior o en su circuito de accionamiento. Algunas fallas del circuito son causadas por la entrada de polvo externo al inversor o por un ambiente húmedo. El circuito de control que afecta la vida útil del inversor es la parte de la fuente de alimentación, que es el condensador de suavizado y el condensador de amortiguación en la placa de circuito IPM. El principio es el mismo que el mencionado anteriormente, pero la corriente pulsante que pasa a través del condensador aquí es. un valor fijo que básicamente no se ve afectado por la carga del circuito principal, por lo que su vida útil está determinada principalmente por la temperatura y el tiempo de encendido. Dado que todos los capacitores están soldados en la placa de circuito, es difícil juzgar el deterioro midiendo la capacidad electrostática. Generalmente, se estima si el capacitor está cerca de su vida útil en función de la temperatura ambiente y el tiempo de uso del capacitor.

La placa de circuito de alimentación proporciona energía al circuito de control, al circuito de accionamiento del IPM, al panel de visualización de operación en superficie, al ventilador, etc. Estas fuentes de alimentación generalmente se obtienen rectificando la salida de voltaje de CC del circuito principal mediante alimentación conmutada. suministros. . Por lo tanto, si se cortocircuita una determinada fuente de alimentación, además de dañar el circuito rectificador de este circuito, también puede afectar otras partes de la fuente de alimentación, por ejemplo, debido a un mal funcionamiento, la fuente de alimentación de control y la fuente de alimentación. cortocircuito a tierra, lo que provoca un cortocircuito en la parte de la fuente de alimentación conmutada en la placa del circuito de alimentación, un cortocircuito en la fuente de alimentación del ventilador provoca otros cortes de energía, etc. Generalmente, es más fácil de encontrar observando la placa del circuito de alimentación.

La placa de circuito de control lógico es el núcleo del inversor. Integra circuitos integrados a gran escala como CPU, MPU, RAM, EEPROM, etc. Tiene una alta confiabilidad y la probabilidad de falla en sí es muy alta. pequeño, pero a veces todos los terminales de control se cerrarán al mismo tiempo debido al encendido, lo que provocará una falla de EEPROM en el inversor. Esto solo necesita restablecerse en la EEPROM.

La placa de circuito IPM contiene circuitos de accionamiento y buffer, así como circuitos de sobretensión, pérdida de fase y otros circuitos de protección. La señal PWM del tablero de control lógico ingresa la señal del variador de voltaje al módulo IPM a través de un acoplamiento óptico. Por lo tanto, mientras se detecta la velocidad del modo, también se debe medir el optoacoplador en el módulo IPM. El inversor es un dispositivo electrónico y tiene requisitos estrictos sobre el entorno de instalación. En sus instrucciones se detallan los requisitos ambientales de instalación y uso.

En circunstancias especiales, si no se pueden cumplir estos requisitos, se deben adoptar las medidas de supresión correspondientes tanto como sea posible: la vibración es la principal causa de daño mecánico a los dispositivos electrónicos. En ocasiones con un gran impacto de vibración, se deben utilizar medidas de aislamiento de vibración como el caucho. ; humedad, corrosión Los gases sexuales y el polvo causarán corrosión de los dispositivos electrónicos, mal contacto, aislamiento reducido y formación de cortocircuitos. Como medida preventiva, el tablero de control debe ser anticorrosión y a prueba de polvo, y adoptar una estructura cerrada. La temperatura es un factor importante que afecta la vida útil y la confiabilidad de los dispositivos electrónicos. Los factores, especialmente los dispositivos semiconductores, deben tener aire acondicionado o protegerse de la luz solar directa de acuerdo con las condiciones ambientales requeridas por el dispositivo.

Además de los puntos anteriores, también es necesario comprobar periódicamente el filtro de aire y el ventilador de refrigeración del convertidor de frecuencia. En ocasiones especiales de frío, para evitar que el microprocesador funcione correctamente debido a una temperatura demasiado baja, se deben tomar las medidas necesarias, como instalar un calentador de aire. Energía eléctrica: ventilador de tiro inducido, ventilador, ventilador primario, ventilador de vacío, ventilador de refuerzo, máquina de descarga de polvo, bomba de suministro de agua, bomba de circulación de agua, bomba de condensado, bomba de lodo

Metalurgia: ventilador de eliminación de polvo, ventilador , Bombas de lodo, bombas desincrustantes

Petroquímicos: bombas de inyección de agua, bombas eléctricas sumergibles, bombas de transferencia de petróleo, bombas para tuberías, extractores, compresores, bombas desincrustantes

Servicios de agua: bombas de suministro de agua , bombas de toma de agua

Protección del medio ambiente: bomba de aguas residuales, bomba de purificación, bomba de agua limpia

Cemento: ventilador de tiro inducido del horno, soplador de presión, aspiradora más fría, molino de harina cruda, suministro de aire ventilador, extractor de aire enfriador, ventilador separador, ventilador de vacío principal

Fabricación de papel: batidor

Farmacéutico: bomba de limpieza, ventilador primario, ventilador secundario

Minería: bombas de drenaje , extractores de aire, bombas de medios, bombas de lodo