Многоуровневый инвертор Опции

[степан1789]

Возможно, вопорос детский, но нигде не могу найти ответ:
На какую минимальную мощность и минимальное напряжение выпускают ПЧ для привода с многоуровненой ШИМ?

Т.е. смогу ли я найти ПЧ с многоуровневым инвертором для двигателя на 20 кВт?
Очень хотелось бы ссылку, на публикацию по этому вопросу.

[NicSm]

ПЧ для привода с многоуровневой ШИМ применяют в высоковольтных реализациях.
На низких напряжениях ни технически ни экономически это не оправдано.

[injener]

Многоуровневые инверторы - просто альтернатива последовательному включению силовых приборов. Только вместо того, чтобы просто переключать допустим 2 последовательно включенных транзистора одновременно, алгоритм их переключения усложняют, при этом вводя дополнительные элементы (диоды, конденсаторы, иногда еще транзисторы).
В низковольтных приложениях их не используют. Хотя попадались публикации, где презентовались инверторы для слаботочных ИВЭП с мотивацией об улучшении гармонического состава переменного напряжения, но это все изыски научной братии

[syoma]

Действительно многоуровневые инверторы выпускают в основном для среднего напряжения. То есть для напряжений от 2кВ до 6кВ. В основном это схемы, основанные на 3L-NPC топологии. Лидер тут ABB.
Вот статья на эту тему. http://www.chip-news.ru/archive/chipnews/2.../Article_02.pdf
Но некоторые фирмы выпускают и низковольтные ЧП c многоуровневыми инверторами. Правда я знаю только одну фирму, которая это делает. Это Omron/Yaskawa и всего один продукт - G7. На 20кВт у них есть.
http://kiptorg.ru/oborudovanie/chastotnye-...r-omron-g7.html

Кстати Semikron и многие другие сейчас уже предлагают готовые "таблетки" 3-х уровневых инверторов. Так что свой инвертор сделать не проблема.

[repairDV]

А если вторичная обмотка силового трансформатора разбита на секции - то это ж тоже.. Но там - когда "младшая" секция полностью "заполнена", "постепенно добавляют" по кусочку "старшей".

[степан1789]

Благодарю всех за ответы.
syoma, большое спасибо за ссылки. Надо сравнить стоимость многоуровневых вариантов с двухуровневыми. Может наше предприятие и не безнадежно...

А если вторичная обмотка силового трансформатора разбита на секции - то это ж тоже.. Но там - когда "младшая" секция полностью "заполнена", "постепенно добавляют" по кусочку "старшей".

То есть можно улучшить гармонический состав напряжения на двигателе другим способом?
Можете рассказать подробнее?

[bookevg]

То есть можно улучшить гармонический состав напряжения на двигателе другим способом?
Можете рассказать подробнее?

- инвертора тока на SGCT/IGСT тиристорах с активным выпрямителем - такие преобразователи делает АлланБрадли и недавно сделал хендай;
- 5 и более уровневые инверторы - здесь популярны преобразователи фирмы робикон, которую купила сименс ;
- новые схемы - разрабатывается сименсом - суть выкинуть сложный многообмоточный трансформатор на входе и поставитьпростой выпрямитель - схема становиться похожей на инвертор тока

[syoma]

- инвертора тока на SGCT/IGСT тиристорах с активным выпрямителем - такие преобразователи делает АлланБрадли и недавно сделал хендай;
- 5 и более уровневые инверторы - здесь популярны преобразователи фирмы робикон, которую купила сименс ;
- новые схемы - разрабатывается сименсом - суть выкинуть сложный многообмоточный трансформатор на входе и поставитьпростой выпрямитель - схема становиться похожей на инвертор тока

Да, конечно. Но только все это не для 400В, а для более высоких напряжений.

[repairDV]

Да, конечно. Но только все это не для 400В, а для более высоких напряжений.

А какая разница? Как сделаешь вторичку. На отечественных электровозах тяговыми двигателями постоянного тока так и управляют: имеется тяговый трансформатор с 4-хсекционной вторичной обмоткой. Но там алгоритм довольно сложный. ВИПы - тиристорные, Саранские. Насколько я знаю, они сейчас мучают тяговый асинхронный привод, скорее всего, опять же с тем же силовым трансформатором. Насколько там это успешно идёт, я не знаю. Лично знаком (немало выпито) с главным программистом, который писал прогу, управляющую ВИПами. Управление было на базе малюсеньких плат IBM, фирму не помню, они - в ПРОСОФТе. Прога была под DOS, в АСМе, который в ТУРБОПАСКАЛЕ-7. Есть где-то его e-mail.

[степан1789]

- инвертора тока на SGCT/IGСT тиристорах с активным выпрямителем - такие преобразователи делает АлланБрадли и недавно сделал хендай;
- 5 и более уровневые инверторы - здесь популярны преобразователи фирмы робикон, которую купила сименс ;
- новые схемы - разрабатывается сименсом - суть выкинуть сложный многообмоточный трансформатор на входе и поставитьпростой выпрямитель - схема становиться похожей на инвертор тока

В принципе, можно поставить мощный преобразователь высокого класса выходного напряжения, после него - трансформатор и запитать впараллель некоторое количество машин малой мощности, поскольку индивидуально управлять каждым АД не не надо. Они должны лишь как-то запуститься от одного источника (выдержат ли ПЧ и трансформатор одновременный запуск десятка АД?) и работать с одной скоростью на вентиляторную нагрузку. Как Вы считаете, какие вообще дополнительные проблемы, по сравнению со случаем "1 ПЧ - 1 АД", означает работа одного ПЧ на несколько двигателей?

[DxSan]

Уважаемый syoma, извините что не в тему, хочется с вами пообщаться по активным фильтрам. Перейдите пожалуйста сюдаВетка на этом форуме по активным фильтрам. Спасибо

[NicSm]

В принципе, можно поставить мощный преобразователь высокого класса выходного напряжения, после него - трансформатор и запитать впараллель некоторое количество машин малой мощности, поскольку индивидуально управлять каждым АД не не надо. Они должны лишь как-то запуститься от одного источника (выдержат ли ПЧ и трансформатор одновременный запуск десятка АД?) и работать с одной скоростью на вентиляторную нагрузку. Как Вы считаете, какие вообще дополнительные проблемы, по сравнению со случаем "1 ПЧ - 1 АД", означает работа одного ПЧ на несколько двигателей?

зачем вам вообще многоуровневый инвертор хоть одну причину найдете?
из написанного выше ничего не говорит за такие преобразователи.
Ставите обычный в скалярном режиме. Мощность преобразователя превышает суммарную мощность двигателей.
На каждый двигатель персональное тепловое реле. И все. Вентиляторная нагрузка в некоторой мере еще все упрощает.
Запуститься смогут проблем не будет.

[степан1789]

зачем вам вообще многоуровневый инвертор хоть одну причину найдете?
из написанного выше ничего не говорит за такие преобразователи.
Ставите обычный в скалярном режиме. Мощность преобразователя превышает суммарную мощность двигателей.
На каждый двигатель персональное тепловое реле. И все. Вентиляторная нагрузка в некоторой мере еще все упрощает.
Запуститься смогут проблем не будет.

Дело в том, что в проектируемом приводе используется специальный двигатель, который при всех своих достоинствах (может работать в крайне сложных условиях), обладает недостатком:
- "интересной" механической характеристикой с глубокими провалами в области больших скольжений (от синусоидального напряжения с вентиляторной нагрузкой худо-бедно запускается. Но если в его магнитное поле внести сколь-либо существенные обратновращающие гармоники, то сам факт его запуска хоть под какой-нибудь нагрузкой будет сомнителен).

К тому же работать ему придется действительно в экстремальных условиях:
- кабель уже имеет проектную длину > 60 м (перенапряжения от наложения прямых и обратных э-м волн);
- межвитковые перенапряжения от очень крутных фронтов ШИМ-напряжения тоже надо как-то уменьшить;
- лишние потери в двигателе крайне нежелательны.

Сообщение отредактировал степан1789 - Jan 30 2011, 08:04

[NicSm]

Дело в том, что в проектируемом приводе используется специальный двигатель, который при всех своих достоинствах (может работать в крайне сложных условиях), обладает недостатком:
- "интересной" механической характеристикой с глубокими провалами в области больших скольжений (от синусоидального напряжения с вентиляторной нагрузкой худо-бедно запускается. Но если в его магнитное поле внести сколь-либо существенные обратновращающие гармоники, то сам факт его запуска хоть под какой-нибудь нагрузкой будет сомнителен).

К тому же работать ему придется действительно в экстремальных условиях:
- кабель уже имеет проектную длину > 60 м (перенапряжения от наложения прямых и обратных э-м волн);
- межвитковые перенапряжения от очень крутных фронтов ШИМ-напряжения тоже надо как-то уменьшить;
- лишние потери в двигателе крайне нежелательны.

А синусные фильтры отменили?
+ Вредные частоты можно вырезать. Да и характеристику U/f можно задать по точкам что может улучшить работу.
Трехуровневый инвертор без фильтров будет тоже шуметь не слабо.
А зачем использовать суперспец двигатель? У него название параметры есть?

[степан1789]

А синусные фильтры отменили?
+ Вредные частоты можно вырезать. Да и характеристику U/f можно задать по точкам что может улучшить работу.
Трехуровневый инвертор без фильтров будет тоже шуметь не слабо.
А зачем использовать суперспец двигатель? У него название параметры есть?

Конечно, фильтры/терминаторы ставить придется. Вопрос в их цене и количестве. Возможно, вариант с 3-х уровневым инвертором выйдет дешевле… Не знаю, пока что.

В любом случае, нужно не только ослабить крутые фронты напряжения на двигателе и наложение прямых и обратных волн в кабеле, но и обеспечить сносный гармонический состав тока. Иначе, как я уже говорил, этот двигатель просто не запуститься.

Данная машина – разработка нашей организации. Не суть дело важно, что он из себя представляет. Главное, что необходимо, при разумных расходах, по максимуму устранить все побочные эффекты ШИМ, поскольку конструкция достаточно сильно отличается от традиционной для АД. До этого образцы работали только от электромашинных источников. В общем, после запуска испытательной установки с ПЧ, можно ожидать всего, что угодно. Поэтому нам предпочтительнее не исправлять проблемы, а не создавать их.
...
Хотел бы еще поинтересоваться: про «сетевые терминаторы». Вроде из теории линий с распределенными параметрами понятно, как можно изготовить терминирующую сеть («Termination Network») для согласования кабеля и нагрузки на определенной частоте. А как работают те «терминатры», что используются на ШИМ-напряжении. Просто, обладая большим импедансом, вызывают отражение волн на своем входе, предотвращая это на зажимах двигателя? Или как-то похитрее?

[repairDV]

Меня тоже постигло глубокое разочарование в ШИМ. Считаю это тупиковой ветвью развития человечества. И почему люди пошли таким сложным путём? Наверное, потому, что он - наиболее простой. А, а гармоники там.. Думаю, более правильнее регулировать ток путём изменения напряжения в звене постоянного тока. Выпрямительный мост должен быть регулируемым.

А, кстати, зачем какие-то синус-фильтры? Разве сам двигатель - не фильтр? Если, конечно, ему давать не больше, чем ему нужно для жизнедеятельности.

[NicSm]

Меня тоже постигло глубокое разочарование в ШИМ. Считаю это тупиковой ветвью развития человечества. И почему люди пошли таким сложным путём? Наверное, потому, что он - наиболее простой. А, а гармоники там.. Думаю, более правильнее регулировать ток путём изменения напряжения в звене постоянного тока. Выпрямительный мост должен быть регулируемым.

А, кстати, зачем какие-то синус-фильтры? Разве сам двигатель - не фильтр? Если, конечно, ему давать не больше, чем ему нужно для жизнедеятельности.

А после управляемого выпрямителя что ставите? И какой при этом коэффициент искажений? Что больше шумит управляемый неуправляемый выпрямитель?
Двигатель не фильтр у него есть более конкретное точное определение. То о чем говорите Вы скорее побочный эффект.

Так и импульсные блоки питания даже с корректорами коэффициента мощности тоже тупиковая?

немного про фильтр
http://www.tsdservice.com.ua/our-articles/...er-danfoss.html

Напишите суть ваших разочарований может просто вы не умеете их готовить.

[repairDV]

И какой при этом коэффициент искажений? Что больше шумит управляемый неуправляемый выпрямитель?

Если двигатель употребляет ровно столько тока, сколько ему нужно для поддержания частоты вращения и - не более, то ему никакие отклонения от синусоиды в питании не страшны. Он все искажения обратит в синусоиду (в "напряженческой" картинке). Но ШИМ неудобен для анализа. По обратной связи по току. При этом-то как раз и сказываются всякие побочные магнитные-электромагнитные циклы, которые возникают из-за ШИМа.

Так и импульсные блоки питания даже с корректорами коэффициента мощности тоже тупиковая?

Постоянный ток? Ну вот, сравнили..

[степан1789]

Если двигатель употребляет ровно столько тока, сколько ему нужно для поддержания частоты вращения и - не более, то ему никакие отклонения от синусоиды в питании не страшны. Он все искажения обратит в синусоиду (в "напряженческой" картинке). Но ШИМ неудобен для анализа. По обратной связи по току. При этом-то как раз и сказываются всякие побочные магнитные-электромагнитные циклы, которые возникают из-за ШИМа.

Который раз вижу на форумах эту фразу, но не понимаю ее смысл. Где и что станет синусоидальным, ток или напряжение? Напряжение на зажимах двигателя точно синусоидальным не станет. Ток будет несколько сглажен индуктивностью обмоток. Момент инерции вала сгладит переходные процессы по скорости и общее ее "дребезжание". Неоднородность распределения напряжения на землю вдоль обмотки тоже никуда не денется.

Словом, скажите пожалуйста, что Вы имеете ввиду?

[repairDV]

Словом, скажите пожалуйста, что Вы имеете ввиду?

Напряжение, конечно. Ток там в виде таких ступенек, три в нижней полуволне, три в верхней. А при ШИМе они ещё и заполнены импульсами. А на хорошем осциллографе видно, что у этого ШИМа есть ещё типа дополнительных ступенек. Это - именно то, что ты должен выделить и обработать. Я имею в виду: то напряжение, которое подаётся на двигатель, скажем, промышленной сети 380 В - оно двигателю нужно только в момент разгона. После того, как механизм разогнался и приобрёл инерцию, ему уже такое завышенное напряжение не нужно. Вся эта картина: т.е. его состояние - перегрузка, недогрузка отражается в тех самых "ступеречках", которе как бы дополняются к этим импульсам ШИМа. Выделив их, посредством фильтрации, или ещё каким-то образом, и проанализировав, можно так подобрать ток электродвигателя, он потреблял ровно столько тока, сколько нужно для поддержания частоты вращения уже разогнанного механизма. Если сделать ток большим - будет ненужный перерасход электроэнергии. Если сделать меньше - двигатель будет тормозиться от перегрузки. Вот если вы этого добьётесь, то, встав щупами осциллографа на обмотки электродвигателя, увидите там чистую синусоиду - по напряжению, конечно. И, если нагрузка будет значительно меньше номинальной, то и напряжение будет уже совсем маленьким по амплитуде. Например, на частоте 50 гц (если двигатель на 50 гц) величина этого напряжения будет значительно ниже 380 В.

[NicSm]

Напряжение, конечно. Ток там в виде таких ступенек, три в нижней полуволне, три в верхней. А при ШИМе они ещё и заполнены импульсами. А на хорошем осциллографе видно, что у этого ШИМа есть ещё типа дополнительных ступенек. Это - именно то, что ты должен выделить и обработать. Я имею в виду: то напряжение, которое подаётся на двигатель, скажем, промышленной сети 380 В - оно двигателю нужно только в момент разгона. После того, как механизм разогнался и приобрёл инерцию, ему уже такое завышенное напряжение не нужно. Вся эта картина: т.е. его состояние - перегрузка, недогрузка отражается в тех самых "ступеречках", которе как бы дополняются к этим импульсам ШИМа. Выделив их, посредством фильтрации, или ещё каким-то образом, и проанализировав, можно так подобрать ток электродвигателя, он потреблял ровно столько тока, сколько нужно для поддержания частоты вращения уже разогнанного механизма. Если сделать ток большим - будет ненужный перерасход электроэнергии. Если сделать меньше - двигатель будет тормозиться от перегрузки. Вот если вы этого добьётесь, то, встав щупами осциллографа на обмотки электродвигателя, увидите там чистую синусоиду - по напряжению, конечно. И, если нагрузка будет значительно меньше номинальной, то и напряжение будет уже совсем маленьким по амплитуде. Например, на частоте 50 гц (если двигатель на 50 гц) величина этого напряжения будет значительно ниже 380 В.

repairDV честно не понимаю ваших последних постов в этой теме.
встав щупами осциллографа на обмотки электродвигателя, я не вижу там чистую синусоиду даже при прямом питании от сети. сеть промышленная обычно засрана солидно.
При питании от преобразователя без силовых фильтров напряжение близко не синусоидальное там такой шум что можно посмотреть осциллографом со специальной функцией анализа ШИМ. У fluke-199b такая опция есть.
Все измышления давать двигателю ровно столько тока чтоб он поддерживал заданную скорость актуально для статичных нагрузок. Но при этом напряжение на двигателе все равно не будет синус.

[repairDV]

Все измышления давать двигателю ровно столько тока чтоб он поддерживал заданную скорость актуально для статичных нагрузок.

На то и щука в озере, чтобы карась не дремал. Нужно просто уметь обрабатывать сигнал обратной связи по току.

Сообщение отредактировал repairDV - Feb 5 2011, 06:24

[NicSm]

На то и щука в озере, чтобы карась не дремал. Нужно просто уметь обрабатывать сигнал обратной связи по току. Кстати, я с аналогичными замечаниями сталкиваюсь давно. Вы - ценные люди. Нам такие люди - во как нужны! Только дуэт Анучин-Козаченко знают почему-то правду. Но они, как известно, молчат. Полуфабрикаты лепите на скоряк, лёгких денег урвать. А потом Россию обсуждаете.

Не конструктивно.

[repairDV]

Неприменимо.

[khach]

Поищите книгу "High-Power Converters and AC Drives. Bin Wu" - там все достаточно лопатогогично описано. Формул- только необходимый минимум, все-остальное-графиками.