Puolijohdemuuntimien parantaminen automatisoiduissa sähkökäyttöjärjestelmissä
Tehopuolijohdelaitteita ja niihin perustuvia muuntimia kehitetään seuraavilla painopistealueilla:
-
tehopuolijohdelaitteiden ominaisuuksien parantaminen;
-
älykkäiden tehomoduulien käytön laajentaminen;
-
muuntajien järjestelmien ja parametrien optimointi, jotta voidaan varmistaa sähkökäyttöjen tarvittavat tekniset ominaisuudet ja taloudelliset indikaattorit;
-
muuntajien suoran digitaalisen ohjauksen algoritmien parantaminen.
Tällä hetkellä tehomuuntimet valmistetaan puolijohteisten tehoelementtien pohjalta ohjattavien tasasuuntaajien, autonomisten jännite- ja virtainvertterien, verkkoinvertterien jne. muodossa.taajuusmuuttajat suoralla verkkoyhteydellä.
Käytettävien muuntajien ja kompensoivien suodatinlaitteiden tyypit määräytyvät sähkömoottorin tyypin, ohjaustehtävien, tehon, tarvittavan koordinaattisäätöalueen, verkkoon energianpalautustarpeen, muuntajien vaikutuksen sähköverkkoon mukaan.
Muuntajapiiriratkaisut pysyvät perinteisinä DC- ja AC-käytöissä. Ottaen huomioon kasvavat vaatimukset sähkökäyttöjen energiaominaisuuksille ja tarve vähentää niiden negatiivista vaikutusta sähköverkkoon, kehitetään muuntajia, jotka tarjoavat taloudellisen tavan ohjata teknisiä laitteita.
Muutokset puolijohdemuuntajien tehopiireissä liittyvät pääasiassa uusien laitteiden ilmestymiseen ja laajamittaiseen käyttöön. tehokkaat kenttätransistorit (MOSFET), IGBT (IGBT), lukitustyristorit (GTO).
Tällä hetkellä voidaan erottaa seuraavat staattisten muuntajien kehityssuunnat:
-
laajentaa täysin ohjattujen puolijohdelaitteiden valikoimaa (transistorit - 2 MW, tyristorit - 10 MW asti);
-
lohkoperiaatteiden soveltaminen transistoreihin ja tyristoreihin perustuviin yhtenäisiin siilohybridimoduuleihin perustuvien muuntajien rakentamiseen;
-
kyky suorittaa tasa- ja vaihtovirtamuuntimia ja niiden yhdistelmiä yhdellä rakenteellisella pohjalla.
DC-sähkökäytöissä käytetään ohjattujen tasasuuntaajien lisäksi ohjaamattomilla tasasuuntaajilla ja pulssinleveysmuuntimilla varustettuja järjestelmiä nopean toiminnan aikaansaamiseksi. Tässä tapauksessa suodattimen kompensointilaite voidaan hylätä.
Käytetyt muuntimet kestomagneettimoottoreiden ohjaamiseen sisältää ohjatun tasasuuntaajan ja itsenäisen invertterin, jota ohjataan roottorin asentoanturin signaaleilla.
Asynkronisten moottoreiden taajuudensäätöjärjestelmissä käytetään pääasiassa jännitteenmuuntajia. Tällöin, energian talteenoton puuttuessa, verkossa voidaan käyttää ohjaamatonta tasasuuntaajaa, jolloin tuloksena on yksinkertaisin muuntajapiiri.Mahdollisuus käyttää täysin ohjattavia laitteita ja PWM:tä tekee tästä järjestelystä laajan käytön laajalla tehoalueella.
Virtainverttereillä varustetut muuntimet, joita pidettiin viime aikoihin asti yksinkertaisimpina ja kätevimmin ohjattavina sähkömoottoreina, ovat tällä hetkellä rajoitetusti käytössä muihin muuntajiin verrattuna.
Taajuusmuuttajat, jotka sisältävät ohjaamattoman tasasuuntaajan ja verkkokäyttöisen invertterin ja muodostavat perustan induktioventtiilikaskadille, ovat käytössä suuritehoisissa taajuusmuuttajissa, joiden nopeussäätöalue on rajoitettu.
Tehokkaat taajuusmuuttajat, jotka on kytketty suoraan verkkoon kaksoissyöttökoneissa ja hitaiden asynkronisten tai synkronisten moottoreiden ohjauksessa, tarjoavat tietyn näkökulman.
Automaattisissa sähkökäyttöjärjestelmissä käytettävät nykyaikaiset puolijohdemuuntimet kattavat tehoalueen sadoista watteista useisiin kymmeniin megawatteihin.
Lue myös tästä aiheesta: Taajuusmuuttajien valmistajat