Paghuhugpa sa Inverter nga High-Voltage sa mga Power Plant

1 Basikong Struktura ug Operasyon sa High-Voltage Inverters

1.1 Komposisyon sa Modulo

• Rectifier Module: Kini nga modulo nagkonberto sa input nga high-voltage AC power ngadto sa DC power. Ang seksyon sa rectification gilangkoban sa thyristors, diodes, o uban pang mga power semiconductor devices aron mahimo ang konbersyon gikan sa AC ngadto sa DC. Padayon pa, pinaagi sa usa ka control unit, mahimo ang pag-regulate sa voltage ug power compensation sa usa ka limitadong rango.

• DC Filter Module: Ang ginrectify nga DC power gigamit sa usa ka filtering circuit aron malambot ang mga fluctuation sa voltage, formando usa ka stable nga DC bus voltage. Kini nga voltage dili lamang naghatag og energy support alang sa sunod nga inverter stage apan importante usab kini para masiguro ang stability sa output voltage ug dynamic response capability.

• Inverter Module: Ang gin-filter nga DC power iconvert balik ngadto sa AC power sa inverter module gamit ang power semiconductor devices sama sa IGBTs ug pulse width modulation (PWM) technology. Pinaagi sa pag-adjust sa duty cycle ug switching frequency sa PWM signal, makontrol nang eksakto ang inverter ang amplitude ug frequency sa output nga AC power, naaasahang ang mga requirements sa iba't ibang loads sama sa motors, fans, ug pumps. Kini nga teknolohiya naghatag og mga function sama sa soft start, stepless speed control, optimized operating conditions, ug energy savings.

1.2 Mekanismo sa Operasyon

Ang high-voltage inverters nagamit og cascaded multilevel topology, nag-produce og output waveform nga labi ka close sa sine wave. Mahimo nila direkta nga mogenerate og high-voltage AC power aron mobati sa motors. Kini nga konfigurasyon wala na nagkinahanglan og additional nga filters o step-up transformers ug adunay advantage sa low harmonic content. Ang motor speed $n$ nasatisfy sa sumusunod nga equation:

Diin: $P$ ang numero sa pole pairs sa motor; $f$ ang operating frequency sa motor; $s$ ang slip ratio. Tungod kay ang slip ratio kasagaran gamay (kasagaran sa rango gikan sa 0–0.05), ang pag-adjust sa supply frequency $f$ sa motor mahimo ang corresponding regulation sa iyang actual speed $n$. Ang slip ratio $s$ sa motor positibong correlated sa load intensity—mas taas ang load, mas taas ang slip ratio, resulta sa pagbaba sa actual speed sa motor.

1.3 Key Factors sa Technical Selection

• Voltage Matching: Pilanan ang appropriate nga matching schemes sama sa "High-High" o "High-Low-High" batasan sa rated voltage sa motor. Para sa motors nga may power nga mas taas sa 1,000 kW, gi-recommend ang "High-High" scheme. Para sa motors nga below 500 kW, maari prioritisahan ang "High-Low-High" scheme.

• Harmonic Mitigation: Daling maoog ang harmonics sa input ug output terminals sa high-voltage inverters. Aron mapalito ang ilang impact, mahimo ang paggamit og multiplexing techniques o additional nga filters. Sa proper nga configuration sa filters, mahimo ang pag-control sa harmonic distortion sa 5%, achieving effective harmonic suppression.

• Environmental Adaptability: Ang high-voltage inverters nagkinahanglan og air-cooling o water-cooling systems aron masiguro nga ang internal temperature sa control cabinet manatili sa below 40°C. Kasagaran giatiman sa inverter sites ang dehumidifiers ug air conditioning units. Sa special areas nga walay air conditioning, kinahanglan nga consideron ang component temperature ratings sa panahon sa design, ug ang ventilation capacity sa cooling systems dapat matangtang aron masiguro ang stable nga operasyon.

2 Application Example sa High-Voltage Inverters sa Power Plants

Ang power system sa usa ka power plant kasagaran naglakip og equipment gikan sa turbine generators, boilers, water treatment, coal conveying, ug desulfurization systems. Ang turbine section naghatag og power sa feedwater pumps ug circulating water pumps, ang boiler section naghatag og forced draft fans (primary fans), secondary fans, ug induced draft fans, samtang ang coal conveying section nag-operate sa belt conveyors. Pinaagi sa paggamit sa high-voltage inverters para sa variable-speed control sa kini nga mga devices batasan sa load variations, makapugos sa energy consumption, mabawasan ang auxiliary power consumption, ug mapataas ang operational economy.

Ang nickel-iron production project sa Morowali, Indonesia, located sa Sumatra Island, commissioned og walo ka 135 MW generator units tali 2019 hangtod 2023. Aron padayon mapugos ang internal operations ug mabawasan ang production costs, gihisgutan ang technical retrofits nga naglakip sa installation sa high-voltage inverters tali 2023 hangtod 2024 para sa condensate pumps sa Units 1, 2, 3, 4, ug 7, samtang ang feedwater pumps sa Units 2 ug 5.

2.1 Status sa Equipment

Ang proyekto nagamit og pyrometallurgical nickel-iron process uban sa 25 ka production lines, equipped og walo ka Dongfang Electric DG440/13.8-II1 circulating fluidized bed boilers ug walo ka 135 MW intermediate reheat condensing steam turbine generator sets. Ang bawg unit gilangkoban sa duha ka fixed-frequency condensate pumps, duha ka hydraulic coupler-regulated pumps, ug anim ka hydraulic coupler-regulated fans.

Ang feedwater pumps ug fans gidesign nga redundant, naghatag og 10%–20% backup capacity. Ang Units 5 ug 6 nag-operate sa island mode uban sa load rate nga approximately 70%. Pinaagi sa pag-optimize sa motor speed aron magmatch sa actual load demands ug ang pag-integrate sa regenerative braking energy feedback sa grid, nabawasan ang unnecessary nga energy consumption gikan sa fans, pumps, ug uban pang equipment, resulta sa pag-minimize sa system energy losses.

2.2 Retrofit Scheme

Batasan sa actual nga operating conditions sa equipment, gihisgutan ang high-voltage inverter retrofits para sa feedwater ug condensate pumps sa 135 MW generator sets.

• Feedwater Pump Retrofit: Adunay "Automatic One-to-One" configuration, diin ang bawg feedwater pump gilangkoban sa dedicated high-voltage inverter, kasama ang bypass cabinet aron masiguro ang reliability sa sistema.

• Condensate Pump Retrofit: Gihisgutan ang "One-to-Two" configuration, diin ang duha ka condensate pumps nag-share sa usa ka high-voltage inverter, balancing efficiency ug cost-effectiveness.

Batasan sa local nga historical maximum temperature range nga 23–32°C, gipili ang components aron molihok sa 40°C ambient temperature. Padayon pa, ang forced exhaust design sa inverter cabinet giatiman batasan sa 40°C room temperature aron masiguro ang effective heat dissipation, eliminando ang need sa dedicated inverter room o air conditioning systems.

2.3 Economic Benefit Evaluation

Ang total investment alang sa kini nga retrofit project mao ang approximately 6 million RMB, kasagaran 5 million RMB alang sa equipment, 400,000 RMB alang sa construction, ug 600,000 RMB alang sa auxiliary materials nga gihatag sa client. Nagpakita ang calculations nga ang annual energy-saving benefit mao ang 6.58 million RMB, allowing the investment to be recovered in less than one year, successfully achieving the expected economic goals.

3 Conclusion

Tungod sa rapid development sa high-voltage inverter technology, ang iyang applications nag-expand rapid sa iba't ibang industries. Sa power plant production systems, kinahanglan aktibo nga ipromote ang high-voltage inverter technology. Prioritize ang retrofitting sa units nga may long operating hours o ang mga urgently in need of upgrades, tungod kay ang mga measures niini naghatag og significant economic value ug strategic importance.