AFE-преобразователи частоты. Системы частотного регулирования на базе AFE-преобразователей.
AFE (Active front end) frequency drives & drive systems.
Низковольтные преобразователи частоты AFE (Active front end) отличаются от «обычных» ПЧ устройством выпрямительного звена.
В большинстве двухзвенных преобразователей частоты на базе автономного инвертора напряжения входное звено (выпрямитель) представляет собой неуправляемый диодный мост. За ним – инвертор на базе IGBT (Isolated gate bipolar transistor). Иногда диоды выпрямителя заменяются на тиристоры, с помощью которых происходит заряд конденсаторов звена постоянного тока в момент включения ПЧ. При работе привода они полностью открыты и ведут себя, по сути, как диоды. Таким образом, входное звено «обычных» преобразователей частоты неуправляемое и передает мощность только от источника в нагрузку (в двигатель).
В преобразователях частоты AFE вместо диодов (или тиристоров) применены транзисторы IGBT. Это сильно меняет дело:
- входное звено становится полностью управляемым;
- передача мощности оказывается возможной в двух направлениях - от источника в нагрузку и от нагрузки в источник.
Просто спросить...?
Преобразователи частоты AFE 1350 кВА (1030 А), 2 шт.
Особенности и области применения преобразователей частоты AFE.
Управление входным мостом AFE-преобразователя частоты осуществляется с использованием широтно-импульсной модуляции (ШИМ). В отличие от ШИМ инвертора, несущая частота которой может изменятся в широких пределах (например, от 1 кГц до 16 кГц), IGBT входного моста AFE коммутируются с фиксированной частотой (например, 1,6 кГц). Этого достаточно для поддержания с высокой точностью напряжения в звене постоянного тока привода.
Обязательным элементом AFE-преобразователя является сетевой LCL-фильтр, устанавливаемый для исключения влияния на сеть процессов коммутации IGBT. Упрощенно LCL-фильтр можно представить как сетевой дроссель и синусоидальный фильтр, включенные последовательно. LCL-фильтр рассчитывается на протекание полного тока нагрузки и по габаритам существенно больше сетевого дросселя ПЧ. Применение LCL-фильтра увеличивает общие размеры преобразователя частоты.
Пример. Пять преобразователей частоты AFE в составе электроприводов насосных агрегатов. В каждом низковольтном комплектном устройстве ПЧ две секции, расположенные слева – это LCL-фильтры.
Применение LCL-фильтра увеличивает также стоимость преобразователя частоты, потери в приводе, шум при работе и др.
Управление входным мостом AFE-преобразователя частоты осуществляется контроллером. Это создает дополнительные заботы при эксплуатации электропривода (загрузка программного обеспечения модуля AFE, параметрирование) и при ремонте (требуется специфический ЗИП).
|
|
| Параметрирование AFE-преобразователя частоты. | Загрузка программного обеспечения AFE-преобразователя частоты. |
Применение AFE-преобразователей частоты для создания систем электропривода с «низким уровнем гармоник» (Low harmonic drive).
Высокая частота коммутации IGBT входного моста AFE-преобразователя и использование LCL-фильтра позволяют добиться существенного снижения высших гармоник тока в цепи питания (в несколько раз по сравнению с искажениями от работы ПЧ с диодными мостами).
Пример. Ток на входе AFE-преобразователя частоты изменяется от 160 А до 550 А.
Пример. Суммарный кф. искажений тока на входе AFE-преобразователя частоты при максимальной нагрузке составляет 5 %.
Суммарный кф. искажений напряжения на входе AFE-преобразователя частоты не превышает 2,3 %.
Этот аргумент часто используют коммерческие инженеры, мотивируя Заказчика купить более дорогое изделие. В то же время, надо иметь в виду, что поступающие со стороны источника электроэнергии искажения напряжения скомпенсировать не удастся.
Во многих случаях хорошей альтернативой применению AFE-преобразователей частоты оказываются активные фильтры.
Применение AFE-преобразователей частоты для создания систем электропривода, реализующие режим генераторного торможения.
Входная цепь AFE-преобразователя на IGBT полностью управляемая и обеспечивает передачу активной мощности «в обратном направлении» - от нагрузки в источник. Это позволяет использовать в системах электропривода режим генераторного торможения электродвигателя (асинхронного или синхронного) с рекуперацией (возвратом электроэнергии в сеть).
|
|
| Стакер реклаймер и угольный конвейер с частотно-регулируемыми приводами. | Преобразователь частоты AFE угольного конвейера. |
Генераторное торможение применяется, например, в конвейерах.
Пример работы привода угольного конвейера. Ток изменяется от 140 А до 740 А.
Пример работы привода угольного конвейера. Активная мощность изменяется от (+) 750 кВт до (-) 150 кВт в тормозном режиме.
Применение AFE-преобразователей частоты для создания систем «валогенератор – гребной электродвигатель».
Преобразователь частоты AFE может осуществлять рекуперацию в продолжительном режиме. Это позволяет, в частности, создавать такие специфические системы, как «валогенератор – гребной электродвигатель» (ВГ-ГЭД).
Преобразователь частоты AFE системы «валогенератор – гребной электродвигатель».
В системе ВГ-ГЭД, установленной на судне, AFE-преобразователь может работать в двух режимах.
Режим передачи энергии на гребной электродвигатель предполагает питание от судовой электростанции и регулирование выходной частоты привода гребного винта.
Режим передачи энергии в судовую сеть предполагает отбор мощности от Главного двигателя (например, дизеля), вращающего линию вала с переменной скоростью, формирование постоянной частоты и напряжения в звене AFE. Это позволяет подключить AFE-преобразователь на сборные шины и запитать от него судовые электроприёмники.
Таким образом, к недостаткам преобразователей частоты AFE можно отнести прежде всего высокую цену, большие размеры и вес, увеличенные потери и уровень шума. Достоинства связаны с возможностью решать задачи электроснабжения, используя функции сетевого преобразователя.
Предложения Инженерного центра «АРТ».
Поставляем системы электропривода на базе преобразователей частоты AFE.
Поставляем системы электроснабжения на базе сетевых преобразователей.
Осуществляет техническую поддержку в течение всего срока полезного использования оборудования.
