Пчсн с низковольтным звеном. Рис 3

Назначение и область применения преобразователей частоты серии ПЧСН аналогичны назначению и области применения высоковольтных преобразователей частоты серии ПЧСВ.

Принцип действия преобразователя ПЧСН и все его функциональные возможности также полностью аналогичны преобразователю ПЧСВ. Преобразователи ПЧСН являются альтернативой применению преобразователей ПЧСВ для достаточно узкого диапазона электроприводов с синхронными двигателями мощностью от 320 до 1600 кВт. Для этого диапазона мощностей оказалось выгодно снизить рабочее напряжения преобразователя. И хотя снижение рабочего напряжения требует установки понижающего трансформатора на входе и повышающего трансформатора на выходе преобразователя - общий экономический эффект очевиден. Так, например, для синхронного двигателя мощностью 1600 кВт удельная цена одного кВт мощности при приобретении комплектного ПЧСВ составляет 106 $, а при применении комплектного ПЧСН – 64$.

Такой экономический эффект объясняется следующими причинами.

а) снижение рабочего напряжения преобразователя позволяет установить по одному тиристору в плечах выпрямителя и инвертора. Для рабочего напряжения 6 кВ необходимо установить несколько приборов последовательно, при этом из-за возможного неравномерного деления напряжения при последовательном включении рабочее напряжение тиристоров должно снижаться.

б) при рабочем напряжении 6 кВ все изоляционные расстояния и промежутки в шкафу преобразователя должны увеличенными в соответствии с действующими правилами. Поэтому габарит щита высоковольтного преобразователя (в основном за счет площади) будет в 2,5...3 раза больше, чем низковольтного.

в) в высоковольтном преобразователе отсутствуют входной и выходной трансформаторы, но необходимы входной токоограничивающий реактор и высоковольтный сглаживающий дроссель. Габариты данных устройств соответствуют габаритам трансформаторов мощностью 450-700 кВА.

г) высоковольтный преобразователь более сложен не только по силовой схеме, но и по системе управления из-за необходимости высоковольтной раздачи импульсов, контроля целостности силовых полупроводниковых приборов на стороне высокого напряжения и двойного потенциального разделения (по требованиям техники безопасности) датчиков тока и напряжения. Указанные обстоятельства усложняют эксплуатацию высоковольтного преобразователя частоты.

     В ПЧСН первоначальное поступление электрической энергии питающей сети производится на понижающий силовой трансформатор Рис 3, который преобразует входное трёхфазное синусоидальное напряжение 6 кВ в трёхфазное напряжение 0,4 (0,66) кВ. Данное напряжение подается на низковольтный преобразователь частоты (НПЧ), где преобразуется в трехфазное с переменной частотой и амплитудой. Форма, частота и амплитуда выходного тока определяются алгоритмами устройства управления. Далее напряжение поступает на синусоидальный фильтр для преобразования выходного не синусоидального напряжения преобразователя частоты в выходное напряжение синусоидальной формы, затем напряжение поступает на повышающий трансформатор для получения высокого (6 кВ) напряжения.

Снижение рабочего напряжения преобразователя позволяет упростить силовую схему, снизить стоимость комплектующих изделий и уменьшить габариты силового щита.

Для симметрирования силовой схемы сглаживающие дроссели поставляются с расщепленной обмоткой (с двумя полуобмотками). Обмотки дросселя включаются последовательно в оба полюса звена постоянного тока. Возможно применение двух независимых дросселей. Такое построение позволяет снизить воздействие на изоляцию двигателя по отношению к «земле».

Силовая схема управляемого выпрямителя и инвертора одинаковы. Они построены по схеме трехфазного моста–шестипульсной схеме. Благодаря снижению рабочего напряжения преобразователя, в каждом из шести вентильных плеч выпрямителя (инвертора) установлен один тиристор.

рис.3 Блок-схема привода ПЧСН

.

Преобразователь ПЧСН обеспечивает:

─ частотный пуск синхронной машины в два этапа:

асинхронный или синхронный пуск из неподвижного состояния до частоты вращения, соответствующей 5 Гц, при токе статора не более двойного номинального,

синхронный частотный пуск от 5 Гц до любой заданной частоты вращения рабочего диапазона регулирования.

регулирование частоты вращения электродвигателя в диапазоне 1:10 с автоматическим ограничением величины тока двигателя на уровне (1 – 1,5) I_н ;

длительную работу с установившейся частотой вращения в пределах указанного диапазона регулирования, стабилизацию установленной частоты вращения с точностью, определяемой тахометрическим устройством, а без применения тахометрического устройства – 2 %;

торможение приводного двигателя с рекуперацией (возвратом) энергии в питающую сеть;

повторное включение электропривода при вращении электродвигателя на выбеге в рабочем диапазоне частот вращения;

─ автоматическую синхронизацию приводного электродвигателя или запускаемой синхронной машины с питающей сетью при переключении на прямое питание от сети.

Примечание: В режиме прямого питания от сети возбудитель должен допускать регулирование тока возбуждения по внешнему сигналу.

─ Ограничение тока и момент двигателя в установившихся и переходных режимах. Уставка ограничения тока регулируется в пределах от 0,5 до 2,0 номинального значения.

─ Коэффициент мощности соs φ (при номинальном напряжении на статоре синхронного электродвигателя) не ниже 0,9. Коэффициент полезного действия ПЧСН в номинальном режиме (без учета потерь в синхронном электродвигателе и трансформаторах) не ниже 0,97.

─ Ток возбуждения электродвигателя регулируется в функции тока статора автоматически по закону U_f / f = U_н / f_н

U_н, f_н - номинальные значения напряжения двигателя и частоты вращения;

U_f - величина напряжения при частоте вращения равной -f

Для реализации закона регулирования должен использоваться статический возбудитель, обеспечивающий безинерционное регулирование тока возбуждения в функции тока статора двигателя.