13 января 2022
Преобразователь частоты «ЭРАТОН-В-185-6-7,7-Р-10-IP21-УХЛ4» - это высоковольтный транзисторный (IGBT) рекуперативный многоуровневый преобразователь с высокочастотной синусоидальной ШИМ (рисунок 1). Количество последовательно соединенных силовых блоков (СБ) в каждой выходной фазе 6 штук, всего в составе ПЧ – 18 силовых блоков. Каждый силовой блок (СБ1А…СБ6С) запитан от отдельной вторичной трехфазной обмотки силового трансформатора (Тр1). В состав каждого силового блока (рисунок 2) входит «синусный» LC-фильтр, активный транзисторный выпрямитель, накопительный конденсатор (С), выходной инвертор (транзисторный Н-мост), устройство (ЭБ) электронного байпаса (закорачивания) выхода 1 и 2 силового блока и устройство предварительного заряда накопительного конденсатора (на схеме не показано).
Рисунок 1. Структурная схема преобразователя частоты «ЭРАТОН-В-Р» на 6 кВ
Рисунок 2. Структурная схема силового блока (ячейки) преобразователя «ЭРАТОН-В-Р»
Конструктивно преобразователь частоты «ЭРАТОН-В-185-6-7,7-Р-10-IP21-УХЛ4» выполнен в виде металлических шкафов одностороннего обслуживания. Система охлаждения выполнена воздушной принудительной. Степень защиты силовых шкафов преобразователя выполнятся IP21.
Система управления и регулирования синхронного электродвигателя с электромагнитным возбуждением представляет собой систему подчиненного регулирования с внешним контуром регулирования частоты вращения и внутренним контуром регулирования момента с векторным управлением, которая выполнена с использованием датчика положения ротора.
Для исключения резких рывков момента на шкиве трения, способных вызвать проскальзывания канатов, система регулирования имеет на входе S-задатчик частоты, который формирует тахограмму разгона с ограничением рывка (второй производной частоты вращения).
Для обеспечения приемлемого качества переходных процессов при растормаживании и разгоне в интегральную часть регулятора частоты (скорости) вводится динамический момент и статический момент. Для обеспечения оптимального управление синхронного электродвигателя система векторного управления формирует задание на моментообразующий ток статора, намагничивающий ток статора и ток возбуждения таким образом, чтобы обеспечивать заданный коэффициент мощности электродвигателя.
Система управления преобразователем частоты в цепи статора электродвигателя аппаратно реализована на цифровых сигнальных процессорах (англ. digital signal processor, DSP) и программируемых пользователем вентильных матрицах (ППВМ, англ. field-programmable gate array, FPGA).
Конструктивно система управления преобразователя разделена на несколько составных частей. Главная часть системы управления осуществляет векторное управления электродвигателем, обрабатывает внешние сигналы управления, информацию от энкодеров и датчиков тока, и формирует задание на выходное напряжение и ток преобразователя. Эта часть системы управления полностью гальванически развязана с силовой частью преобразователя и размещена в отдельном шкафу управления (ШУ) со степенью защиты IP54. На лицевой панели ШУ размещен пульт местного управления (сенсорная HMI панель), с помощью которого выполняется программирование и задание параметров преобразователя частоты.
Каждый силовой блок (ячейка) преобразователя имеет локальную систему управления, которая управляет активным выпрямителем напряжения, формирует сигналы управления IGBT транзисторами в зависимости от задания напряжения, поступающего от шкафа управления ПЧ. Данная система управления также обеспечивает защиты и измерение температуры силовых элементов блока, она конструктивно размещена внутри силового блока и не доступна для пользователя при работающем преобразователе частоты.
Связь главной системы управления с системами управления силовых блоков осуществляется через оптические линии связи, что обеспечивает гальваническую развязку и высокую помехоустойчивость.
