Kõrghariliku inverterite üleväärtus elektrijaamades

1 Korhoolik struktuur ja tööpõhimõte kõrghalvete inverteerijate puhul

1.1 Mooduli koostis

• Rectifitseerimismoodul: See moodul teisendab sisseleidva kõrghalve AC energiat DC energiaks. Rectifitseerimise osa koosneb peamiselt thyristoritest, dioodidest või muudest võimsustehnilistest seadmetest, et saavutada AC-st DC-sse ümberkujundamine. Lisaks võimaldab juhtimise üksus mõnes ulatuses voltagereglite ja võimsuse kompensatsiooni.

• DC filtrimismoodul: Filtritud DC energia tõstab voltagelõngu, luues stabiilse DC bussvoltaaži. See voltaaž annab energia toetuse järgmisele inverteerimisfasele ning mängib olulist rolli väljundvoltaaži stabiilsuse ja dünaamilise reageeringuvõime tagamisel.

• Inverteerimismoodul: Filtritud DC energia taastakse AC energiaks inverteerimismoodulis kasutades IGBT-de ja pulskide laiuse modulatsiooni (PWM) tehnoloogiat. PWM signaali töötasemeprotsendi ja lülitusfrekvendi reguleerimisel saab inverteerija täpselt kontrollida väljund-AC energia amplituudi ja sagedust, rahuldades erinevate laadimiste nagu mootorite, ventilatoorite ja pompe nõuded. See tehnoloogia võimaldab inverteerijal pakkuda funktsioone nagu peen start, sammelitult kiirusreguleerimine, optimeeritud töötingimused ja energiasääst.

1.2 Tööpõhimõte

Kõrghalvete inverteerijad kasutavad kaskade multitasandilist topoloogiat, mis toodab väljundlainejoone, mis on väga lähedane siinuslainele. Nad võivad otse väljastada kõrghalve AC energiat mootorite juhtimiseks. See konfiguratsioon vähendab vajadust lisafilterite või ülestõstmiste transformatorite järele ja pakub eelistena madala harmoniliste sisalduse. Mootori kiirus $n$ rahuldab järgmist võrrandit:

Kus: $P$ on mootori pooltide arv; $f$ on mootori tööfrekvents; $s$ on lükkausprotsent. Kuna lükkausprotsent on tavaliselt väike (tavaliselt 0–0,05 vahemikus), võimaldab mootori tarnifrekventsi $f$ reguleerimine vastavalt tema tegeliku kiiruse $n$ reguleerimist. Mootori lükkausprotsent $s$ on positiivselt korreleeritud laadi intensiividega – mida suurem laad, seda suurem lükkausprotsent, mis viib mootori tegeliku kiiruse languseeni.

1.3 Tehnilise valiku võtmefaktorid

• Voltagiga ühitamine: Valige sobivad ühitamisskeemid nagu "Kõrge-Kõrge" või "Kõrge-Madal-Kõrge" mootori niminaalsete voltide alusel. Mootorite jaoks, mille võimsus ületab 1000 kW, soovitatakse "Kõrge-Kõrge" skeemi. Mootorite jaoks, mis on allpool 500 kW, võidakse prioriteediks seada "Kõrge-Madal-Kõrge" skeem.

• Harmoniliste vähendamine: Kõrghalvete inverteerijate sissetulevates ja väljundterminalides tekivad lihtsalt harmonilised. Nende mõju vähendamiseks võidakse kasutada mitmekordseid tehnikaid või lisafiltreid. Filtreid õigesti seadistades saab harmooniliste vääringut kontrollida 5% piirides, saavutades efektiivset harmooniliste vähendamist.

• Ympäristösopeutuvuus: Kõrghalvete inverteerijad vajavad õhk- või veesiirde süsteeme, et tagada juhtimiskasti sisemine temperatuur jääks alla 40°C. Inverteerijapunktides on tavaliselt paigaldatud kuivendussüsteemid ja külmipannid. Eriti kohtades, kus ei ole külmipanne, tuleb disainis arvestada komponentide temperatuuriomadusi ja soojendussüsteemide ventilatsioonivõimet tugevdada, et tagada stabiilne töö.

2 Kõrghalvete inverteerijate rakenduse näide elektrijaamas

Elektrijaama energiasüsteem hõlmab tavaliselt varustust turbogeneraatorkeskusest, katlust, veesiirdest, süsinikku transporteerimisest ja desulpuriseerimisest. Turbine osakond tarvitab energiat vedelikupompide ja ringlusveepompide juhtimiseks, katlu osakond pakub pakilispumpide (esmapumpide), teisepumpide ja jällepumpide, samas kui süsiniku transportimise osakond käitab riilikaevurite. Kasutades kõrghalvete inverteerijaid neile seadmetele muutliku kiirusega juhtimiseks laadimuutuste alusel, saab vähendada energiatarvet, alandada abikõlbma energiatarbimist ja parandada majanduslikku toimimist.

Morowalis, Indoneesias asuval nikkel-raudi tootmisprojekt Sumatra saarel, andis 2019. aastast 2023. aastani heakskiitu kaheksale 135 MW genereerimisühikule. Lisarohkemate siseoperaatsioonide optimiseerimiseks ja tootmise kulude vähendamiseks toimusid 2023. aastast 2024. aastani tehnilised uuendused, mille käigus paigaldati kõrghalvete inverteerijaid ühikutest 1, 2, 3, 4 ja 7 kondenseerimispumpidele ning ühikutest 2 ja 5 vedelikupumpidele.

2.1 Seadmete staatust

Projekt kasutab pirometaallurgilist nikkel-raudi protsessi 25 tootmisjooniga, varustatud kaheksa Dongfang Electric DG440/13.8-II1 ringlusvedeliku katluga ja kaheksa 135 MW keskpunkti reheatingi kondenseeriva turbiingeneraatorkomplektiga. Igal ühikul on konfigureeritud kaks fikseeritud sagedusega kondenseerimispumpi, kaks hüdraulilise koppeliga reguleeritavat pumpi ja kuus hüdraulilise koppeliga reguleeritavat ventilatoori.

Vedelikupumpid ja ventilatoorid on disainitud dubleeritud, pakkudes 10%–20% varu. Ühikud 5 ja 6 töötavad saarerežiimis umbes 70% laadiga. Mootori kiiruse optimeerimise ja taasenergia tagasiside võrgu kaasamise kaudu, saab vähendada ebavajalikku energiatarvet ventilatoorite, pompide ja muude seadmete puhul, edendades süsteemi energiakaotuste vähendamist.

2.2 Uuendusskeem

Tegeliku seadmete tööolukorra alusel toimusid 135 MW genereerimisühikute vedelikupumpide ja kondenseerimispumpide kõrghalvete inverteerijate uuendused.

• Vedelikupumpide uuendus: Rakendati "Automaatne üks-üks" konfiguratsioon, kus igal vedelikupumpil on oma dedikatsiooniline kõrghalve inverteerija, sealhulgas ümbertehingu kabinet, et tagada süsteemi usaldusväärsus.

• Kondenseerimispumpide uuendus: Rakendati "Üks-kaks" konfiguratsioon, kus kaks kondenseerimispumpi jagavad ühte kõrghalve inverteerijat, tasakaalustades efektiivsust ja kuluefektiivsust.

Arvestades kohaliku ajaloolise maksimaalse temperatuurivaliku 23–32°C, valiti komponentideks sellised, mis töötavad 40°C ümbrustingimustes. Lisaks inverteerijakasti sundlülituse disaini korrigeerimine 40°C ruumi temperatuuri alusel tagab tõhusa soojuse leviku, vältides vajadust eraldi inverteerijarakenduses või külmipanides.

2.3 Majandusliku kasu hindamine

Selle uuendusprojekti kokkuhoid oli umbes 6 miljonit RMB, sealhulgas 5 miljonit RMB seadmetele, 400 000 RMB ehitustöödele ja 600 000 RMB klienti poolt antud abimaterjalidele. Arvutused näitavad aastast 6,58 miljonit RMB energiakasumit, lubades investeeringu tagasi võtta vähem kui ühe aasta jooksul, edukalt saavutades oodatud majanduslikud eesmärgid.

3 Järeldus

Kõrghalvete inverteerijate tehnoloogia kiire arenguga on selle rakendused laienenud paljudesse erinevatesse sektoritesse. Elektrijaamade tootmissüsteemides peaks kõrghalvete inverteerijate tehnoloogiat aktiivselt edendama. Prioriteediks peaksid olema uuendused ühikutes, mis töötavad pikka aega või vajavad kiiresti uuendamist, kuna sellised meetmed pakuvad olulist majanduslikku väärtust ja strateegilist tähtsust.