Công nghiệp cấp điện: Bộ biến tần trung thế

các Ổ đĩa biến tần trung thế (MV VFD) là một thiết bị điện tử công suất quan trọng cho phép điều khiển chính xác và vận hành hiệu quả động cơ xoay chiều trong nhiều ứng dụng công nghiệp. Hoạt động như một giao diện giữa nguồn điện và động cơ, MV VFD điều chỉnh tần số và điện áp cung cấp cho động cơ, cho phép tốc độ và mô-men xoắn của động cơ được thay đổi một cách trơn tru và chính xác.

Xác định điện áp trung thế

Trong ngữ cảnh của hệ thống điện, "điện áp trung thế" thường đề cập đến một phạm vi điện thế thường nằm trong khoảng từ $1\text{kV}$ và $35\text{kV}$ . Phạm vi này cao hơn đáng kể so với điện áp thấp được sử dụng trong nhà và các tòa nhà thương mại nhỏ (thường dưới $1\text{kV}$ ). Động cơ được thiết kế để hoạt động ở các mức điện áp cao hơn này rất phổ biến trong các ngành công nghiệp nặng như dầu khí, khai thác mỏ, sản xuất điện, xử lý nước và hóa dầu, nơi công suất động cơ lớn (thường là $\text{MW}$ class) là bắt buộc đối với máy bơm, máy nén, quạt và hệ thống băng tải.

Chức năng và công nghệ cốt lõi

các primary function of a Ổ đĩa biến tần trung thế là để điều chỉnh tốc độ động cơ. Bằng cách điều khiển tần số của nguồn điện xoay chiều cung cấp cho động cơ, bộ truyền động sẽ điều chỉnh trực tiếp tốc độ quay, như được xác định theo công thức tốc độ đồng bộ của động cơ: $N_s=\frac{120f}{P}$ , ở đâu $N_s$ là tốc độ đồng bộ, $f$ là tần số và $P$ là số cực của động cơ.

các internal operation of the MV VFD involves three main stages:

1. Chỉnh lưu: Nguồn AC đầu vào được chuyển đổi thành nguồn DC.

2. Liên kết DC: các DC power is smoothed using capacitors or inductors.

3. Đảo ngược: các DC power is converted back into AC power with the desired, biến tần số và điện áp. Điều này thường đạt được bằng cách sử dụng các thiết bị chuyển mạch bán dẫn công suất cao, chẳng hạn như Transithoặc lưỡng cực có cổng cách điện (IGBT) or Thyristor ngắt cổng (GTO) .

Do mức điện áp cao hơn, MV VFD sử dụng các cấu trúc liên kết chuyên dụng—như Biến tần đa cấp (ví dụ: Kẹp điểm trung tính (NPC), Tụ điện bay hoặc Cầu H xếp tầng (CHB))—để quản lý ứng suất điện áp trên các chất bán dẫn và đạt được dạng sóng đầu ra chất lượng cao (độ méo sóng hài thấp). Cấu trúc liên kết cầu H xếp tầng đặc biệt phổ biến vì nó cho phép các thành phần điện áp thấp tiêu chuẩn được kết nối nối tiếp để tổng hợp điện áp trung thế.

Ưu điểm và ứng dụng chính

các adoption of the Ổ đĩa biến tần trung thế mang lại những lợi thế hấp dẫn chuyển thành lợi ích hoạt động đáng kể:

• Tiết kiệm năng lượng: Đây thường là lợi ích đáng kể nhất. Trong các ứng dụng bơm và quạt, công suất tiêu thụ tỷ lệ thuận với lập phương tốc độ ( $P\propto N^3$ ). Việc giảm một chút tốc độ đạt được thông qua VFD sẽ giúp tiết kiệm năng lượng đáng kể so với các phương pháp truyền thống như van tiết lưu hoặc bộ giảm chấn.

• Kiểm soát quá trình: VFD cho phép kiểm soát tốc độ và mô-men xoắn chính xác, tối ưu hóa các quy trình để đạt hiệu quả, chất lượng và đầu ra tối đa.

• Giảm căng thẳng cơ học: Bằng cách kích hoạt khởi đầu mềm (tăng tốc dần dần), VFD làm giảm đáng kể dòng điện khởi động cao và các cú sốc cơ học liên quan đến khởi động trực tiếp, nhờ đó kéo dài tuổi thọ của động cơ và thiết bị được kết nối.

• Cải thiện chất lượng điện năng: Các thiết kế MV VFD hiện đại thường kết hợp các tính năng giúp giảm thiểu biến dạng sóng hài phản xạ trở lại lưới điện, tuân thủ các tiêu chuẩn chất lượng điện nghiêm ngặt.

cácse advantages make the MV VFD indispensable in sectors requiring continuous, large-scale motor operation. Common applications include:

1. Máy bơm và máy nén: Tối ưu hóa dòng chảy trong đường ống, nhà máy lọc dầu và các công trình cấp nước.

2. Quạt và Máy thổi: Kiểm soát luồng không khí trong lò nung, nhà máy điện và hệ thống thông gió.

3. Băng tải và máy nghiền: Quản lý tốc độ và tải trọng xử lý vật liệu trong khai thác mỏ và sản xuất xi măng.

4. Máy đùn và máy nghiền: Cung cấp quy định tốc độ chính xác trong quy trình sản xuất.