Транзисторные преобразователи постоянного тока «ЭПТОН-МТ»

Транзисторные преобразователи «ЭПТОН-МТ» предназначены для управления электродвигателями постоянного тока при питании электропривода от промышленной сети 50 (60) Гц. Транзисторный электропривод «ЭПТОН-МТ» целесообразно использовать при высоких требованиях к точности и быстродействию регулирования скорости двигателей постоянного тока, а также при необходимости обеспечения высокого качества электроэнергии, потребляемой электроприводом из питающей сети (малые искажения напряжений и токов, высокий коэффициент мощности).

Структура силовых цепей

Основу транзисторных преобразователей «ЭПТОН-МТ» составляет силовой транзисторно-диодный блок с входным и выходным фильтрами, схема которого изображена на рис. 1.

Рисунок 1. Схема силового блока преобразователя «ЭПТОН-МТ”

Силовая схема преобразователя «ЭПТОН-МТ» содержит сетевой инвертор напряжения по трехфазной мостовой схеме (входной активный выпрямитель) и выходной регулятор постоянного напряжения по схеме Н-моста. В общее звено постоянного тока сетевого инвертора и выходного регулятора включен накопительный конденсатор НК. Трехфазный вход сетевого инвертора подключен к питающей сети 0,4 кВ (0,69 кВ) 50 Гц через «синусный» LC-фильтр (трехфазный дроссель Др1, фильтровые конденсаторы ФК). На выходе регулятора постоянного тока включен сглаживающий дроссель Др2. Такая структура силовых цепей позволяет преобразовать переменное напряжение питающей сети в регулируемое напряжение постоянного тока любой полярности и обеспечивает двухсторонний обмен энергией между сетью переменного тока и нагрузкой, что необходимо для построения быстродействующего электропривода, работающего в четырех квадрантах механических характеристик с рекуперативным торможением.

Алгоритм работы

Сетевой инвертор обеспечивает заряд накопительного конденсатора (НК) и стабилизирует его напряжение. Для управления сетевым инвертором используется алгоритм высокочастотной синусоидальной широтно-импульсной модуляции, который в совокупности с «синусным» LC-фильтром обеспечивает в питающей сети трехфазный ток синусоидальной формы. Частота и фаза основной гармоники входного тока совпадают с напряжением сети. При этом питающей сетью передается только активная мощность, определяемая активной мощностью нагрузки и потерями мощности в силовых цепях преобразователя. Выходной регулятор по схеме Н-моста осуществляет широтно-импульсное регулирование выходного напряжения и тока нагрузки за счет переключения транзисторов с высокой частотой. Высокая частота переключения транзисторов регулятора позволяет сгладить выходной ток относительно небольшой индуктивностью выходного дросселя Др2. Система управления преобразователем цифровая на базе микроконтроллера.

Регулирование активной мощности

В режиме потребления активной мощности нагрузкой преобразователя «ЭПТОН-МТ» накопительный конденсатор разряжается отбираемым током выходного Н-моста. Сетевой инвертор работает в режиме активного выпрямителя и подзаряжает накопительный конденсатор за счет активной мощности, отбираемой из питающей сети. При этом в сети протекают синусоидальные токи, совпадающие по фазе с напряжениями сети. Этот режим соответствует двигательному режиму электропривода постоянного тока.

При переходе нагрузки в генераторный режим активная мощность из нагрузки передается выходным Н-мостом в промежуточное звено постоянного тока и подзаряжает накопительный конденсатор, что приводит к возрастанию его напряжения. Сетевой инвертор для стабилизации напряжения конденсатора его разряжает за счет передачи активной мощности в питающую сеть. При этом в сети протекают синусоидальные токи, сдвинутые относительно напряжений сети на 180 эл. градусов. Этот режим соответствует тормозному (генераторному) режиму электропривода постоянного тока, в котором активная мощность из нагрузки передается в питающую сеть.

Выходное напряжение и ток

Элементарный силовой блок преобразователя «ЭПТОН-МТ» (рисунок 1) выполняется на IGBT модулях и обеспечивает формирование на выходе постоянного напряжения не более 950В и постоянного тока в нагрузке длительно не более 875А с перегрузкой до 1050А (120%) в течение 60 секунд. При необходимости получения в нагрузке большего напряжения выполняется последовательное соединение нескольких элементарных блоков, получающих питание от гальванически не связанных обмоток согласующего трансформатора, либо применяются высоковольтные IGBT модули в комбинации с более высоковольтной питающей сетью. Для получения в нагрузке тока длительно более 875А используется параллельное соединение элементарных блоков, либо используются IGBT модули, рассчитанные на большие токи. Использование параллельно-последовательного соединения элементарных блоков позволяет создавать преобразователи «ЭПТОН-МТ» на напряжения до 1500В и токи нагрузки до 11000А, что перекрывает весь ряд мощных электродвигателей постоянного тока.

Электромагнитная совместимость и энергетические показатели

Электромагнитная совместимость преобразователя с электродвигателем постоянного тока обеспечивается за счет высокой частоты коммутации транзисторов выходного регулятора и установкой сглаживающего дросселя Др2 на выходе регулятора. Электромагнитная совместимость «ЭПТОН-МТ» с питающей сетью обеспечивается установкой «синусного» LC-фильтра между сетевым инвертором и сетью (согласующим трансформатором), а также за счет управления сетевым инвертором по закону синусоидальной широтно-импульсной модуляции, что обеспечивает синусоидальную форму тока в питающей сети. Формирование токов в сети, совпадающих по фазе с напряжениями сети, обеспечивает передачу преобразователем «ЭПТОН-МТ» только активной мощности из сети в нагрузку и обратно.

Структурная схема электропривода постоянного тока

Транзисторный электропривод постоянного тока (рисунок 2) содержит два преобразователя «ЭПТОН-МТ»: якорный преобразователь и преобразователь возбуждения. Система управления скоростью электродвигателя может выполняться как без датчика скорости, так и с датчиком скорости. Связь с внешней системой управления осуществляется через два последовательных интерфейса RS485 и RS232 (протокол MODBUS), а также с помощью блока релейной автоматики.

Рисунок 2. Структурная схема электропривода с преобразователями «ЭПТОН-МТ»

Регулирование момента и скорости электродвигателя

Электропривод «ЭПТОН-МТ» позволяет регулировать скорость электродвигателя от нуля до номинальной с номинальным моментом на валу за счет якорного преобразователя при постоянном токе возбуждения. Выше номинальной скорость регулируется ослаблением поля электродвигателя с помощью регулятора возбуждения. Во всем диапазоне регулирования скорости электропривод «ЭПТОН-МТ» потребляет из питающей сети только активную мощность с синусоидальной формой тока в сети. Диапазон регулирования скорости в первой зоне регулирования без датчика 1:45. Двухзонное регулирование выполняется с датчиком скорости. Реверс направления вращения осуществляется как якорным преобразователем, так и по цепи обмотки возбуждения.

Многодвигательный электропривод

Преобразователи «ЭПТОН-МТ» позволяют управлять как однодвигательными, так и многодвигательными электроприводами. В многодвигательном электроприводе может выполняться последовательное соединение якорных цепей и обмоток возбуждения, а также независимое управление с функцией выравнивания токов и моментов электродвигателей.

Система управления

Цифровая микропроцессорная многофункциональная система управления выполняется на базе высокопроизводительного процессора цифровой обработки сигналов, например, типа DSP56F8345. Формирование выходного напряжения преобразователя частоты осуществляется переключением IGBT-модулей с возможностью гибкого выбора частоты и алгоритма высокочастотной широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Частота ШИМ выбирается в диапазоне от 0,5 кГц до 20 кГц с шагом 0,1 кГц. Используется два универсальных цифровых последовательных канала (RS-485, протокол Modbus) для связи ПЧ с управляющими устройствами верхнего уровня. Встроенный контроллер верхнего уровня обеспечивает выполнение ряда сервисных функций, например, осуществляет обмен информацией с АСУ ТП.

Пример: Технические параметры преобразователя «ЭПТОН-MТ-875»

Питающая сеть

Напряжение - до 690В+10%-15%.

Частота — 50(60) Гц.

Входной коэффициент мощности — 1,0.

Цепь якоря постоянного тока

Номинальное постоянное напряжение — до 950В.

Номинальный постоянный ток — до 875А.

Перегрузка по выходному току – до 1050А в течение 60 секунд.

Номинальная мощность — до 830 кВт.

КПД преобразователя — не менее 95%.

Цепь тока возбуждения

Номинальное постоянное напряжение — до 400В (тиристоры); до 600В (транзисторы).

Постоянный ток — по требованию.

Массогабаритные показатели

Размеры (ШхВхГ) 2200х2200х900 мм.

Масса 1500 кг.

В Таблице представлены параметры ряда транзисторных преобразователей «ЭПТОН-МТ», разработанных для электропривода постоянного тока. Все преобразователи ряда рассчитаны на номинальное выходное напряжение 930В. Преобразователи выдерживают длительно номинальный ток нагрузки и в течение 30 секунд максимальный ток нагрузки. Конструктивно преобразователи «ЭПТОН-МТ» выполняются в виде шкафов с односторонним обслуживанием со степенью защиты от IP21до IP54. Охлаждение преобразователей принудительное воздушное.

Массо-габаритные показатели преобразователей «ЭПТОН-МТ»

 

Наименование	Номинальный ток нагрузки, А	Максимальный ток нагрузки, А	Размеры ПЧ (ШхВхГ), мм	Масса ПЧ без учета тр-ра, т
ЭПТОН-МТ-1750	1750	2100	4400х2400х900	3,0
ЭПТОН-МТ-2600	2600	3100	6000х2400х900	4,5
ЭПТОН-МТ-3500	3550	4250	7600х2400х900	6,0
ЭПТОН-МТ-5250	5250	6300	11200х2400х900	9,0
ЭПТОН-МТ-7000	7000	8400	15200х2400х900	12,0
ЭПТОН-МТ-7850	7850	9500	18000х2400х900	13,5
ЭПТОН-МТ-10500	10500	12600	22800х2400х900	18,0

Для заказа транзисторного преобразователя «ЭПТОН-МТ» направляйте нам заявку, техническое задание или технические требования с параметрами проектируемых установок по электронной почте erasib@erasib.ru или по факсу (383) 342 84 90.

За консультацией обратитесь к нашим специалистам по телефонам (383) 383 07 96, либо по электронной почте erasib@erasib.ru и Вы получите предложение с учетом специфики вашего предприятия и с учетом расходов на доставку, проектные работы, шефмонтаж и пуско-наладочные работы.