৬ কেভি উচ্চ ভোল্টেজ ইনভার্টারে ট্রিপিং প্রতিরোধ করা

উচ্চ-ভোল্টেজ ইনভার্টারগুলি এসিমোটরের গতি নিয়ন্ত্রণের জন্য গুরুত্বপূর্ণ যন্ত্র এবং উত্থান, ধাতুশিল্প, তেল, ও বিদ্যুৎ উৎপাদন ইত্যাদি শিল্পে উচ্চ-পারকারিতা, উচ্চ-ভোল্টেজ মোটরের গতি নিয়ন্ত্রণে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। তবে, গ্রিডের দোলন এবং লোডের প্রভাবের মতো কারণে অপারেশনের সময় 6kV উচ্চ-ভোল্টেজ ইনভার্টারগুলি প্রায়ই অস্বাভাবিক ড্রাইভ ট্রিপিং ফল্ট অভিজ্ঞতা করে, যা মোটর গতি নিয়ন্ত্রণ সিস্টেমের নিরাপত্তা এবং বিশ্বস্ততাকে ব্যাপকভাবে প্রভাবিত করে।

উচ্চ-ভোল্টেজ ভেরিয়েবল ফ্রিকোয়েন্সি ড্রাইভ (VFD) সিস্টেমের স্থিতিশীল অপারেশন নিশ্চিত করতে, শিল্প দক্ষতা বাড়াতে এবং শক্তি ব্যয় কমাতে, সরকার উচ্চ-ভোল্টেজ ইনভার্টার প্রযুক্তির গবেষণা এবং প্রয়োগের জন্য একটি সিরিজ নীতি প্রবর্তন করেছে। সুতরাং, 6kV উচ্চ-ভোল্টেজ ইনভার্টারে অস্বাভাবিক ট্রিপিং ফল্টের কারণগুলির গভীর বিশ্লেষণ এবং কার্যকর প্রতিরোধ পদক্ষেপ বিকাশ করা উচ্চ-ভোল্টেজ VFD প্রযুক্তির উন্নয়ন এবং শিল্প অর্থনৈতিক প্রবৃদ্ধির জন্য গুরুত্বপূর্ণ।

1 6kV উচ্চ-ভোল্টেজ ইনভার্টারের সারাংশ

6kV উচ্চ-ভোল্টেজ ইনভার্টার একটি উচ্চ-শক্তির পাওয়ার ইলেকট্রনিক যন্ত্র যা IGBT এর সুইচিং উপাদান হিসাবে ব্যবহার করে এবং বহু-স্তরের টপোলজি ব্যবহার করে 6kV এবং তার উপরে ভেরিয়েবল-ফ্রিকোয়েন্সি গতি নিয়ন্ত্রণ অর্জন করে। এর পাওয়ার ইউনিটগুলি সাধারণত তিন-স্তরের নিউট্রাল-পয়েন্ট-ক্ল্যাম্পড (3L-NPC) বা পাঁচ-স্তরের একটিভ নিউট্রাল-পয়েন্ট-ক্ল্যাম্পড (5L-ANPC) সার্কিট ব্যবহার করে, যা বহু সাবমডিউল দ্বারা ক্যাসকেড করে গঠিত হয়। প্রতিটি সাবমডিউল 6-24 IGBT এবং ফ্রিহুইলিং ডায়োড ধারণ করে, 9-17 স্তরের সিঁকড়া তরঙ্গ উৎপন্ন করে, যা ফিল্টারিং পরে সাইন তরঙ্গের সাথে আনুমানিক হয়।

সাধারণ ক্ষমতা 3000 থেকে 14,000 kVA, ভোল্টেজ স্তর 6kV, 10kV, এবং 35kV পর্যন্ত ঢাকে। উচ্চতর ক্ষমতা এবং ভোল্টেজের দরকারের জন্য, মডিউলার মাল্টিলেভেল কনভার্টার (MMC) টপোলজি ব্যবহার করা যেতে পারে, যেখানে সাবমডিউলগুলি অর্ধ-ব্রিজ বা পূর্ণ-ব্রিজ স্ট্রাকচার ব্যবহার করে, প্রতি ফেজে শত সাবমডিউল স্ট্যাক করা হয়, 220kV ভোল্টেজ এবং 400 MVA একক ক্ষমতা পর্যন্ত পৌঁছায়, পুনর্নবীকরণযোগ্য শক্তি গ্রিড সংযোজন, সমুদ্র তীরবর্তী বাতাস শক্তি, এবং ফ্লেক্সিবল DC ট্রান্সমিশনের মতো প্রয়োগের জন্য উপযোগী। উচ্চ-ভোল্টেজ ইনভার্টারের নিয়ন্ত্রণ রणনীতি জটিল, যা ক্যারিয়ার ফেজ-শিফট মডুলেশন, বর্তনী সমানকরণ, সেন্সরলেস ডিটেকশন, এবং ফিল্ড-ওয়েকেনিং অপ্টিমাইজেশন সহ গুরুত্বপূর্ণ প্রযুক্তি অন্তর্ভুক্ত করে।

2 6kV উচ্চ-ভোল্টেজ ইনভার্টারে অস্বাভাবিক ড্রাইভ ট্রিপিং ফল্ট

অপারেশনের সময় 6kV উচ্চ-ভোল্টেজ ইনভার্টারগুলি অতিরিক্ত বর্তনী, অতিরিক্ত ভোল্টেজ, এবং অতিরিক্ত তাপ এর মতো অস্বাভাবিকতার কারণে প্রায়ই ট্রিপ করে। অতিরিক্ত বর্তনী ফল্ট সাধারণত স্টার্টআপের সময় বা হঠাৎ লোড পরিবর্তনের সময় ঘটে, যেখানে তাত্ক্ষণিক বর্তনী 2-3 গুণ রেটেড মানের বেশি হতে পারে। যদি বর্তনী 1600A-এর বেশি 100ms-এর বেশি সময়ের জন্য বা 2000A-এর বেশি 10ms-এর বেশি সময়ের জন্য থাকে, তবে ইনভার্টার IGBT-গুলিকে ব্লক করে এবং আউটপুট কন্ট্যাক্টর বিচ্ছিন্ন করে, হার্ডওয়্যার প্রোটেকশন ট্রিপ ট্রিগার করে।

অতিরিক্ত ভোল্টেজ ফল্ট সাধারণত গ্রিডের দোলন বা হঠাৎ লোড পরিবর্তনের কারণে ঘটে। যখন ডিসি বাস ভোল্টেজ রেটেড মানের 1.2 গুণ (1368V) বেশি হয়, তখন সফটওয়্যার অতিরিক্ত ভোল্টেজ প্রোটেকশন সক্রিয় হয়; যদি 1.35 গুণ (1026V) বেশি হয়, তখন হার্ডওয়্যার প্রোটেকশন সরাসরি ট্রিপ করে। অতিরিক্ত তাপ ফল্ট সাধারণত উচ্চ তাপমাত্রার পরিবেশে বা দীর্ঘ সময়ের জন্য অতিরিক্ত লোড অপারেশনের সময় ঘটে। যখন IGBT তাপমাত্রা 90°C-এর বেশি হয় বা হিটসিঙ্ক তাপমাত্রা 70°C-এর বেশি 5 মিনিটের বেশি সময়ের জন্য থাকে, তখন সিস্টেম উচ্চ তাপমাত্রা সতর্কবার্তা প্রদান করে; যদি তাপমাত্রা যথাক্রমে 100°C বা 80°C পৌঁছে, তখন সরাসরি ট্রিপ ঘটে। এই তিনটি ফল্ট ধরনের একটি সাধারণ বৈশিষ্ট্য হল ইনভার্টারের স্ব-প্রোটেকশন মেকানিজম সক্রিয় হয়, যা IGBT-গুলিকে ব্লক করে এবং কন্ট্যাক্টর বিচ্ছিন্ন করে আউটপুট দ্রুত কাটা দেয়, যা মোটরের আর্জেন্সি স্টপ এবং ফ্ল্যাশিং ফল্ট অ্যালার্মের মতো ঘটনা ঘটায়।

3 প্রতিরোধক পদক্ষেপ
3.1 বর্তনী-সীমাবদ্ধক রেসিস্টর

অতিরিক্ত বর্তনী ফল্ট নিয়ন্ত্রণের জন্য, ইনভার্টার আউটপুট এবং মোটরের মধ্যে একটি বর্তনী-সীমাবদ্ধক রেসিস্টর সিরিজ করে সংযোগ করা যেতে পারে। ক্ষেত্র পরিমাপ দেখায় যে, যখন 6kV/1500kVA ইনভার্টার 380kW বা তার বেশি মোটর স্টার্ট করে, তখন তাত্ক্ষণিক স্টার্টিং বর্তনী রেটেড বর্তনীর 5-8 গুণ হতে পারে, যা অতিরিক্ত বর্তনী প্রোটেকশন সেটিং-এর চেয়ে বেশি হয়।

স্টার্টিং বর্তনী দমন করতে, 1-3Ω রেসিস্ট্যান্স এবং 200-500W রেটেড পাওয়ারের একটি তার-বিল্ট রেসিস্টর বা অ-রৈখিক জিঙ্ক-অক্সাইড ভ্যারিস্টর ব্যবহার করা যেতে পারে। পরেরটি ঠাণ্ডা অবস্থায় 100Ω-এর বেশি রেসিস্ট্যান্স থাকে এবং বর্তনী বৃদ্ধির সাথে দ্রুত কমে, সর্বোচ্চ স্টার্টিং বর্তনী রেটেড মানের 2-3 গুণ পর্যন্ত সীমাবদ্ধ করে। মোটর স্টার্ট হওয়ার পর, যখন ইনভার্টার আউটপুট ফ্রিকোয়েন্সি 40Hz-এর বেশি হয় এবং বর্তনী রেটেড মানের নিচে পড়ে, তখন রেসিস্টরের উপর ভোল্টেজ ড্রপ 50V-এর নিচে থাকে।

এই সময়ে, একটি বাইপাস কন্ট্যাক্টর রেসিস্টরকে শর্ট করে প্রতিনিয়ত শক্তি হার এড়াতে ব্যবহার করা যেতে পারে। যদি স্টার্টিং সময়ে বর্তনী বৃদ্ধি ঘটে, তখন বর্তনী ট্রান্সফরমার 1200A-এর বেশি মান শনাক্ত করলে, নিয়ন্ত্রণ সিস্টেম সতর্কবার্তা প্রদান করে; 1500A-এ পৌঁছলে, ইনভার্টার IGBT-গুলিকে ব্লক করে এবং বাইপাস কন্ট্যাক্টর খোলে, বর্তনী-সীমাবদ্ধক রেসিস্টর পুনরায় সংযোগ করে দ্রুত বর্তনী হ্রাস করে। বাইপাস কন্ট্যাক্টর তখন পুনরায় বন্ধ করে স্বাভাবিক অপারেশন পুনরুদ্ধার করে। সম্পূর্ণ সুইচিং প্রক্রিয়া 0.5s-এর কম সময় লাগে, যা বর্তনী স্পাইক দমন, মোটরের সুষম স্টার্ট, এবং ইনভার্টারের বিশ্বস্ততা বৃদ্ধি করে।

3.2 ভোল্টেজ ক্ল্যাম্পিং সার্কিট

অতিরিক্ত ভোল্টেজ ফল্ট নিয়ন্ত্রণের জন্য, ডিসি বাসের সমান্তরালে একটি ভোল্টেজ ক্ল্যাম্পিং সার্কিট সংযোগ করা যেতে পারে। এই সার্কিট প্রধানত একটি মেটাল অক্সাইড ভ্যারিস্টর (MOV), একটি ফাস্ট থাইরিস্টর (GTO), এবং একটি ডিটেকশন সার্কিট দ্বারা গঠিত। ক্ষেত্র ডাটা দেখায় যে, গ্রিড ভোল্টেজ 15% বা তার বেশি দোলন হলে বা লোড হ্রাসের কারণে ডিসি বাস ভোল্টেজ 20ms-এর বেশি সময়ের জন্য 1300V-এর বেশি হলে, সফটওয়্যার অতিরিক্ত ভোল্টেজ প্রোটেকশন সক্রিয় হয়।

এই ধরনের ফল্ট প্রতিরোধ করতে, একটি TYN-20/141 MOV ব্যবহার করা যেতে পারে, যার ট্রিগারিং ভোল্টেজ 1420V, সর্বোচ্চ ডিচার্জ বর্তনী 20kA, এবং প্রতি ইউনিট 8800J শক্তি শোষণ ক্ষমতা। যখন বাস ভোল্টেজ 1350V-এর বেশি হয়, তখন MOV শোষণ শুরু করে এবং অতিরিক্ত শক্তি শোষণ করে; যদি ভোল্টেজ 1400V-এ পৌঁছে, GTO ট্রিগার করে, দ্রুত অতিরিক্ত ভোল্টেজ শক্তিকে একটি রেসিস্টরে পরিচালিত করে ভোল্টেজকে নিরাপদ স্তরে পুনরুদ্ধার করে। ডিটেকশন সার্কিট প্রতিনিয়ত বাস ভোল্টেজ পর্যবেক্ষণ করে।

যখন ভোল্টেজ 1250V-এর নিচে পড়ে এবং 50ms-এর বেশি সময়ের জন্য থাকে, তখন একটি রিলিজ সিগনাল প্রেরণ করা হয়, GTO-কে বন্ধ করে সিস্টেমের স্বাভাবিক অপারেশন পুনরুদ্ধার করে। যদি বাস ভোল্টেজ 1400V-এর বেশি 100ms-এর বেশি সময়ের জন্য থাকে, তখন একটি গুরুতর অতিরিক্ত ভোল্টেজ ফল্ট শনাক্ত করা হয়, এবং ইনভার্টার সফটওয়্যার লক-আউট অবস্থায় প্রবেশ করে, যা পুনরায় স্টার্টের আগে মানুয়াল রিসেট প্রয়োজন। অভিজ্ঞতা দেখায় যে, এই ক্ল্যাম্পিং সার্কিটের সাথে 6kV ইনভার্টার 35% তাত্ক্ষণিক অতিরিক্ত ভোল্টেজ সহ্য করতে পারে এবং 100ms-এর মধ্যে রেটেড ভোল্টেজের 1.05 গুণ পর্যন্ত অতিরিক্ত ভোল্টেজ দমন করতে পারে। প্রতিক্রিয়া দ্রুত এবং বিশ্বস্ত, যা প্রায়শই অতিরিক্ত ভোল্টেজ ট্রিপ প্রতিরোধ করে এবং সিস্টেমের সান্তত্য এবং বিশ্বস্ততা বৃদ্ধি করে।

3.3 বর্তনী-শেয়ারিং ডিজাইন

অতিরিক্ত তাপ ফল্ট নিয়ন্ত্রণের জন্য, বর্তনী-শেয়ারিং প্রযুক্তি ব্যবহার করা যেতে পারে যা IGBT এবং হিটসিঙ্ক এর মতো গুরুত্বপূর্ণ উপাদানগুলির তাপ উৎপাদন হ্রাস করে, তাপমাত্রা ট্রিপ প্রতিরোধ করে।

নির্দিষ্ট পদক্ষেপগুলি প্রতিটি পাওয়ার ইউনিটের ধনাত্মক এবং ঋণাত্মক ডিসি বাস টার্মিনালের মধ্যে 1-2 ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটর সমান্তরালে সংযোগ করা অন্তর্ভুক্ত। ক্যাপাসিটরগুলির ক্যাপাসিটেন্স 1000-2200μF, ভোল্টেজ রেটিং ≥1600V, এবং অবিচ্ছিন্ন রিপল বর্তনী ≥100A হওয়া উচিত। যখন ইনভার্টার আউটপুট বর্তনী রেটেড মানের 1.2 গুণ (উদাহরণস্বরূপ, 900A) এর বেশি হয়, তখন এই সমান্তরাল ক্যাপাসিটরগুলি 10%-20% বর্তনী শেয়ারিং ক্ষমতা প্রদান ক