სიმძლავრედ უზრუნველყოფის სახელმწიფოში გარკვეული ტექნოლოგიური პარამეტრებით შესაძლებელია სიმძლავრის სადგურებში მაღალგვერდული ინვერტორების რეკონსტრუქცია

1 სამაღლიანი დარტყმის ინვერტორების ძირითადი სტრუქტურა და მუშაობის მე커ანიზმი

1.1 მოდულის შედგენა

• რექტიფიკატორის მოდული: ეს მოდული შედის მაღალდარტყმის აცელი ელექტროენერგიის დარტყმაში და გარდაქმნის მას დირექტული ელექტროენერგიად. რექტიფიკაციის სექცია მთავრად შედგება თირისტორების, დიოდების ან სხვა მოხსენიერების სემიკონდუქტორული მოწყობილობებისგან აცელი დარტყმიდან დირექტულ დარტყმაში. დამატებით, კონტროლის ერთეულის მეშვეობით შესაძლებელია დირექტული დარტყმის რეგულირება და ენერგიის კომპენსაცია კონკრეტულ დიაპაზონში.

• დირექტული ფილტრის მოდული: რექტიფიცირებული დირექტული ელექტროენერგია დამუშავდება ფილტრის სქემით და გარდაქმნის სტაბილურ დირექტულ დარტყმაში. ეს დარტყმა არაียงებს ენერგიის მხარდაჭერას შემდეგი ინვერტორის ეტაპისთვის და თავსებური როლის ასრულებს გამოსვლის დარტყმის სტაბილურობაში და დინამიური პასუხისმგებლობის შესახებ.

• ინვერტორის მოდული: ფილტრირებული დირექტული ელექტროენერგია ინვერტორის მოდულში დამუშავდება მოხსენიერების სემიკონდუქტორული მოწყობილობების, როგორიცაა IGBT-ები და პულსური სიგრძის მოდულაციის (PWM) ტექნოლოგიის გამოყენებით. PWM სიგნალის დიუტიციისა და სიხშირის რეგულირებით ინვერტორი ზუსტა კონტროლირებს გამოსვლის აცელი დარტყმის ამპლიტუდას და სიხშირეს, დასასრული სხვადასხვა ტვირთების, როგორიცაა მოტორები, ვენტილატორები და პუმპები, მოთხოვნების შესასრულებლად. ეს ტექნოლოგია საშუალებას აძლევს ინვერტორს მოთავსებას სინათლის დაწყებას, სიჩქარის უსასრულო რეგულირებას, ოპტიმიზებულ მუშაობის პირობებს და ენერგიის ეკონომიას.

1.2 მუშაობის მექანიზმი

სამაღლიანი დარტყმის ინვერტორები გამოიყენებენ კასკადურ მრავალდონიან ტოპოლოგიას, რომელიც ამოიღებს გამოსვლის სინუსოიდურ დარტყმას. ისინი შეიძლება დირექტულად გამოიტანონ სამაღლიანი დარტყმის აცელი ელექტროენერგია მოტორების დრაივერებისთვის. ეს კონფიგურაცია არ მოითხოვს დამატებით ფილტრებს ან სამაღლიან ტრანსფორმატორებს და შეიძლება დარტყმების მცირე შემცირება. მოტორის სიჩქარე $n$ დაკმაყოფილებულია შემდეგი განტოლებით:

სადაც: $P$ არის მოტორის პოლუსების წყვილების რაოდენობა; $f$ არის მოტორის მუშაობის სიხშირე; $s$ არის სლიპის რაოდენობა. რადგან სლიპის რაოდენობა ჩვეულებრივ პატარაა (ჩვეულებრივ 0-0.05 დიაპაზონში), მოტორის დარტყმის სიხშირის $f$ რეგულირებით შესაძლებელია მისი ნამდვილი სიჩქარის $n$ შესაბამისი რეგულირება. მოტორის სლიპის რაოდენობა $s$ დადებით კორელირებულია ტვირთის ინტენსივებთან - რაც უფრო მეტია ტვირთი, მით უფრო დიდია სლიპის რაოდენობა, რაც გამოწვევს მოტორის ნამდვილი სიჩქარის შემცირებას.

1.3 ტექნიკური შერჩევის საკუთარი ფაქტორები

• დარტყმის შესაბამისობა: შესაბამისი შერჩევის სქემები, როგორიცაა "სამაღლი-სამაღლი" ან "სამაღლი-დაბალი-სამაღლი", მოტორის ნომინალური დარტყმის დასაფუძნებლად უნდა აირჩიოთ. 1,000 kW-ზე მეტი ძალის მოტორებისთვის რეკომენდებულია "სამაღლი-სამაღლი" სქემა. 500 kW-ზე დაბალი ძალის მოტორებისთვის შესაძლებელია პრიორიტეტი მიეცეს "სამაღლი-დაბალი-სამაღლი" სქემას.

• დარტყმების დამცირება: სამაღლიანი დარტყმის ინვერტორების შემოსავლისა და გამოსვლის ტერმინალებზე დარტყმები ერთდროულად შეიძლება განვითარდეს. მათ შემცირებისთვის შესაძლებელია გამოიყენოთ მრავალფაზური ტექნიკები ან დამატებითი ფილტრები. ფილტრების სწორი კონფიგურაციით დარტყმების დეფორმაცია შეიძლება დაკონტროლდეს 5%-ის დარტყმაში, რითაც ეფექტური დარტყმების დამცირება ხდება.

• გარემოს ადაპტაცია: სამაღლიანი დარტყმის ინვერტორები მოითხოვენ ჰაერის ან წყლის დაშვების სისტემებს, რათა დარწმუნდებიან, რომ კონტროლის კაბინეტის შინაგანი ტემპერატურა დარჩება 40°C-ზე დაბალი. ინვერტორების ადგილზე ჩვეულებრივ დადებულია დეჟურების და აირკონდიციონირების მოწყობილობები. სპეციალური ადგილებში, სადაც აირკონდიციონირება არ არსებობს, კომპონენტების ტემპერატურული რეიტინგები უნდა ითვალისწინოს დიზაინში და დაშვების სისტემების ვენტილაციის შესაძლებლობა უნდა გაიზარდოს სტაბილური მუშაობის დასამრგვალებლად.

2 სამაღლიანი დარტყმის ინვერტორების გამოყენების მაგალითი ელექტროსადგურებში

ელექტროსადგურის ენერგეტიკური სისტემა ჩვეულებრივ შეიცავს ტურბინა-გენერატორების, კამინების, წყლის დამუშავების, ქვევის ტრანსპორტირების და დესულფურიზაციის სისტემების მოწყობილობებს. ტურბინას სექცია დარწმუნებულია კონდენსატის და წრედის წყლის გადამტანი პუმპებით, კამინების სექცია არის დარწმუნებული დასარქვევი ვენტილატორებით (პირველი ვენტილატორები), მეორე ვენტილატორებით და დამატებით ვენტილატორებით, ხოლო ქვევის ტრანსპორტირების სექცია არის დარწმუნებული ლენტური ტრანსპორტერებით. ტვირთის შეცვლების მიხედვით სამაღლიანი დარტყმის ინვერტორების გამოყენებით ამ მოწყობილობების სიჩქარის ვარიაციული კონტროლით შესაძლებელია ენერგიის ხარჯის შემცირება, დამხმარე ენერგიის ხარჯის დაკლება და ოპერაციის ეკონომიკური გაუმჯობესება.

ინდონეზიის მოროვალის ნიკელ-რკინის წარმოების პროექტი, რომელიც მდებარეობს სუმატრას კუნძულზე, 2019-2023 წლებში დაკომისიონა რვა 135 MW გენერატორის ერთეული. შინაგანი ოპერაციების უფრო გაუმჯობესებისა და წარმოების ხარჯების შემცირების მიზნით, 2023-2024 წლებში ჩატარდა ტექნიკური რეკონსტრუქცია სამაღლიანი დარტყმის ინვერტორების ინსტალირებით ერთეულების 1, 2, 3, 4 და 7 კონდენსატის პუმპებისთვის და ერთეულების 2 და 5 კონდენსატის პუმპებისთვის.

2.1 მოწყობილობების მდგომარეობა

პროექტი გამოიყენებს პირომეტალურულ ნიკელ-რკინის პროცესს 25 წარმოების ლინიით, რომელიც დარწმუნებულია რვა Dongfang Electric DG440/13.8-II1 წრედის ფლუიდიზე დაფუძნებული კამინებით და რვა 135 MW შუა რეგენერაციის კონდენსატის ტურბინა-გენერატორის ერთეულებით. თითოეულ ერთეულს აქვს დარტყმის სიხშირეზე დარწმუნებული ორი კონდენსატის პუმპა, ორი ჰიდრავლიკური კუპლერით რეგულირებული პუმპა და ექვსი ჰიდრავლიკური კუპლერით რეგულირებული ვენტილატორი.

კონდენსატის პუმპები და ვენტილატორები დიზაინირებულია რეზერვის რეჟიმში, რომელიც მითითებულია 10%-20% დარტყმის სიხშირეზე. ერთეულები 5 და 6 მუშაობენ ილანდ რეჟიმში და ტვირთის რაოდენობა დაახლოებით 70%. მოტორების სიჩქარის ოპტიმიზაციით და რეგენერაციული ტормოზის ენერგიის გრიდში დაბრუნებით შესაძლებელია დამატებითი ენერგიის ხარჯის შემცირება ვენტილატორების, პუმპების და სხვა მოწყობილობების მიერ, რითაც სისტემის ენერგიის აკრძალული ადარება დაკლება ხდება.

2.2 რეკონსტრუქციის სქემა

ფაქტიური მოწყობილობების მუშაობის მიხედვით, ჩატარდა სამაღლიანი დარტყმის ინვერტორების რეკონსტრუქცია 135 MW გენერატორების კონდენსატის და კონდენსატის პუმპებისთვის.

• კონდენსატის პუმპების რეკონსტრუქცია: გამოიყენებოდა "ავტომატური ერთ-ერთი" კონფიგურაცია, სადაც თითოეული კონდენსატის პუმპა დარწმუნებულია საკუთარი სამაღლიანი დარტყმის ინვერტორით, რომელიც შეიცავს ბაიპას კაბინეტს სისტემის ნადირებადობის დასამრგვალებლად.

• კონდენსატის პუმპების რეკონსტრუქცია: გამოიყენებოდა "ერთ-ორი" კონფიგურაცია, სადაც ორი კონდენსატის პუმპა განათავსებულია ერთ სამაღლიან დარტყმის ინვერტორზე, რითაც ბალანსირდება ეფექტიურობა და ღირებულება.

ლოკალური ისტორიული მაქსიმალური ტემპერატურის დიაპაზონი 23-32°C-ში და კომპონენტები არჩეული იყო 40°C გარემოს ტემპერატურისთვის. დამატებით, ინვერტორის კაბინეტის დაძალების დიზაინი დარწმუნებული იყო 40°C ტემპერატურის შესაბამისად და ეფექტური თერმიკის დაშვების დასამრგვალებლად, რითაც დაუჭირდა დადებული ინვერტორის სადგური ან აირკონდიციონირება.

2.3 ეკონომიკური სარგებელის ევალუაცია

ეს რეკონსტრუქციის პროექტის სრული ინვესტიცია დაა