HOpCoD™ технология или байпасирование силовых ячеек Рустмаш

Многие производители средневольтных каскадных многоуровневых преобразователей частоты реализовали функцию - байпас силовой ячейки. Выгода такого функционала очевидна, в виду сохранения работоспособности изделия до проведения плановой остановки с целью обслуживания и ремонта. Байпас, как программно-аппаратная система, развивался по нескольким направлениям и представляет собой не только элемент физического устранения из силовой цепи неисправного элемента, но и компенсацию потери выходного напряжения связанной с байпасированием вышедшей из строя силовой ячейки.

Технические решения в области байпасирования силовых ячеек

На сегодняшний день известно пять наиболее популярных технологий байпасирования силовых ячеек: электронный тиристорный байпас, электронный IGBT байпас, механический классический байпас, механический байпас с использованием пиропатрона, HOpCoD^TM( high-operated commutation device). С основными преимуществами и недостатками можно ознакомиться в таблице ниже.

Таблица 1. Технические характеристики основных топологий байпаса силовых ячеек

Возможные аварийные ситуации	Способы байпаса ячеек
Возможные аварийные ситуации	Электронный тиристорный	Электронный IGBT	Механический классический	Механический пирапатрон	HOpCoD^TM
Отгорание выводов IGBT инвертора	×	×	V	V	V
Обрыв одного или обоих IGBT одного из полумостов инвертора	V	V	V	V	V
Обрыв одного или обоих IGBT в обоих полумостах инвертора	V	V	V	V	V
Короткое замыкание одного из IGBT в одном из полумостов инвертора	×	×	V	V	V
Короткое замыкание диагональных IGBT инвертора	×	×	V	V	V
Короткое замыкание нижнего и верхнего IGBT в одном или двух плечах инвертора	×	×	V	V	V
Выход из строя драйвера IGBT инвертора	V	V	V	V	V
Выход из строя одного из каналов блока питания ячейки	V	V	V	V	V
Выход из строя одного или более входных предохранителей	V	V	V	V	V
Время срабатывания	1-2 мс	менее 1 мс	300 мс	менее 1мс	3,6 мс
Количество включений	многократно	многократно	многократно	одноразово	многократно

В таблице приведен перечень технологий, по которым, на сегодняшний день, изготавливаются системы байпасирования силовых ячеек, весь перечень аварий, требующих байпасирования силовой ячейки, время срабатывания байпаса и количество включений, выполняемых системой байпасирования. В таблице также отмечен (P) доступный, для каждой технологии, перечень отрабатываемых аварий.

Как видно из таблицы, байпас по технологии HOpCoD^TM лишен каких либо недостатков, ухудшающих функциональные возможности преобразователя частоты в зависимости от возникающей неисправности. HOpCoD^TM позволяет не только отработать все известные аварии силовой ячейки подлежащие байпасированию, но и делает это быстро и многократно!

Одним из критических показателей, влияющих на качество работы преобразователя частоты, является время байпасирования. Если время байпасирования превышает 4-5 мс, то есть вероятность сильного повреждения силовой ячейки, вплоть до взрыва и повреждения соседних ячеек, из-за превышения напряжения в звене постоянного тока. Для медленных байпасов, алгоритмами преобразователей частоты предусмотрено временное снятие выходного напряжения с электродвигателя, последующее байпасирование поврежденной силовой ячейки, подхват электродвигателя на самовыбеге и выведение его на заданную частоту. В ряде случаев, такой режим, связанный с потерей оборотов и вращающего момента является недопустимым, что делает такую систему байпасирования абсолютно бесполезной в части обеспечения непрерывности технологического процесса.

Не лишней также является возможность быстрого разбайпасирования силовой ячейки. Особенно когда речь идет о ложном срабатывании, не связанного с потерей работоспособности силовой ячейки. Такой возможности лишен байпас, работающий от пиропатрона. Его срабатывание потребует продолжительной остановки преобразователя частоты, остановка технологического процесса, извлечения ячейки со сработанным байпасом. Не всегда это удобно и приемлемо, поэтому быстрое разбайпасирование силовой ячейки является конкурентным преимуществом байпаса по HOpCoD^TMтехнологии.

Так в чем же секрет успеха технологии HOpCoD^TM? И почему байпас, выполненный по другой технологии, проигрывает ему? На самом деле самым большим секретом является то, что Компания Рустмаш глубоко изучила все известные технологии байпасирования силовых ячеек, выявила их сильные и слабые стороны и разработала свое техническое решение лишенное недостатков конкурентов, но по максимуму обладающее их преимуществами!

К основным преимуществам байпаса выполненного на основе HOpCoD^TM относятся:

отрабатывает сочетания всех возможных неисправностей силовой ячейки;
высокое быстродействие - время срабатывания порядка 3,6 мс;
нет потери вращающего момента на валу и длительного восстановления после байпасирования;
энергонезависимость после срабатывания байпаса;
многократность использования без извлечения силовой ячейки.

В подтверждение вышесказанного приведем временную диаграмму отработки аварии силовой ячейки байпасом, выполненным по технологии HOpCoD^TM.

Рис.1- временная диаграмма выходного напряжения многоуровневого преобразователя частоты при срабатывании HOpCoD^TM байпаса на частоте 45 Гц.

Как видно из приведенной диаграммы, только в момент байпасирования заметно незначительное ухудшение форы выходного напряжения, длительность которого на порядок короче его периода. Это позволяет не только сохранять непрерывность технологического процесса, но и в ряде случаев не терять момент на валу электродвигателя и его обороты. Эта особенность делает байпас по технологии HOpCoD^TM наиболее ценной и востребованной функцией для тех заказчиков, для которых бесперебойность работы оборудования является критически необходимой!

Внешний вид силовой ячейки с модулем байпаса по технологии HOpCoD^TM, имеет небольшие отличия от ячейки не содержащей такой модуль.

Рис. 2 Лицевая панель силовой ячейки с байпасом HOpCoD^TM

На лицевой панели силовой ячейки с байпасом расположены элементы, отличающие этот тип ячеек от стандартных:

1. индикатор состояния байпаса;

2. информационная наклейка, содержащая информацию о работе с байпасом;

3. гнездо для рычага взвода байпаса

Как устроен HOpCoD^TM?

HOpCoD^TM- это прогрессивная технология байпасирования силовых ячеек разработанная Компанией Рустмаш, которая сочетает в себе преимущества электронного байпаса, механического классического и механического байпаса с пиротехническим включением. Рассмотрим его конструкцию и принцип действия.

1- концевой выключатель положения силового контакта вакуумной дугогасительной камеры; 2- соленоид; 3- блок байпаса; 4- накопительный конденсатор; 5- электронный блок управления байпасом.

Рис.3. Электрическая функциональная схема байпаса по HOpCoD^TM технологии

Благодаря оригинальному техническому решению, в части реализации способа быстрой идентификации аварий и быстрого замыкания вакуумной камеры, байпас по HOpCoD^TM технологии лишен каких либо технических и пользовательских недостатков, а время срабатывания в 3,6 мс является достаточным для своевременного блокирования силовых компонентов ячейки от недопустимого уровня напряжения в звене постоянного тока, во время возникновения аварии силовой ячейки, в рабочем диапазоне частот.

Рис. 4. Внешний вид механической части байпаса выполненного по HOpCoD^TM технологии.

Заключение

Компания Рустмаш работает над улучшением технических решений в области частного электропривода, глубоко анализируя передовые решения в этой области и привнося в них инновации направленные на улучшение потребительских качеств выпускаемой продукции, делая её не только уникальной но и востребованной на рынке!

HOpCoD^TM – это одна из оригинальных технологий Компании Рустмаш, несмотря на некоторое сходство с ранее разработанными технологиями, обладает рядом существенных отличий выгодно отличающих продукцию Компании Рустмаш от продукции конкурентов!