電力産業: 中電圧可変周波数ドライブ

の 高圧可変周波数ドライブ (MV VFD) は、幅広い産業用途で AC モーターの正確な制御と効率的な動作を可能にするパワー エレクトロニクス機器の重要な部分です。電源とモーターの間のインターフェースとして機能する MV VFD は、モーターに供給される周波数と電圧を変調し、モーターの速度とトルクをスムーズかつ正確に変化させることができます。

中電圧の定義

電力システムの文脈では、「中電圧」とは通常、次の範囲の電位を指します。 $1\text{kV}$ そして $35\text{kV}$ 。この範囲は、家庭や小規模商業ビルで使用される低電圧（通常は以下の電圧）よりも大幅に高くなります。 $1\text{kV}$ ）。これらのより高い電圧レベルで動作するように設計されたモーターは、石油およびガス、鉱業、発電、水処理、石油化学などの重工業で一般的です。 $\text{MW}$ クラス) は、ポンプ、コンプレッサー、ファン、コンベア システムに必要です。

コア機能とテクノロジー

の primary function of a 高圧可変周波数ドライブ モーターの速度を調整することです。モーターに供給される AC 電源の周波数を制御することにより、ドライブはモーターの同期速度式で定義される回転速度を直接制御します。 $N_s=\frac{120f}{P}$ 、ここで $N_s$ は同期速度、 $f$ は周波数であり、 $P$ はモーターの極数です。

の internal operation of the MV VFD involves three main stages:

1. 修正: 入力 AC 電力は DC 電力に変換されます。

2. DCリンク: の DC power is smoothed using capacitors or inductors.

3. 反転: の DC power is converted back into AC power with the desired, 変数 周波数と電圧。これは通常、次のような高出力半導体スイッチを使用して実現されます。 絶縁ゲートバイポーラトランジスタ (IGBT) または ゲート ターンオフ サイリスタ (GTO) .

電圧レベルが高いため、MV VFD は次のような特殊なトポロジを採用しています。 マルチレベルインバーター (中性点クランプ (NPC)、フライング キャパシタ、またはカスケード H ブリッジ (CHB) など) - 半導体間の電圧ストレスを管理し、高品質 (低高調波歪み) の出力波形を実現します。カスケード H ブリッジ トポロジは、標準の低電圧コンポーネントを直列接続して中電圧を合成できるため、特に人気があります。

主な利点と用途

の adoption of the 高圧可変周波数ドライブ は、大きな運用上の利点につながる魅力的な利点を提供します。

• エネルギーの節約: 多くの場合、これが最も重要な利点となります。ポンプやファンの用途では、消費電力は速度の 3 乗に比例します ( $P\propto N^3$ ）。 VFD によって速度がわずかに低下するため、スロットル バルブやダンパーなどの従来の方法と比較して大幅なエネルギーの節約につながります。

• プロセス制御: VFD により、正確な速度とトルクの制御が可能になり、プロセスを最適化して効率、品質、生産量を最大化できます。

• 機械的ストレスの軽減: 有効にすることで ソフトスタート (緩やかな加速)、VFD は直接オンライン始動に伴う大きな突入電流と機械的衝撃を大幅に低減し、それによってモーターと接続された機器の寿命を延ばします。

• 電力品質の向上: 最新の MV VFD 設計には、厳しい電力品質基準を遵守し、電力網に反射される高調波歪みを最小限に抑える機能が組み込まれていることがよくあります。

のse advantages make the MV VFD indispensable in sectors requiring continuous, large-scale motor operation. Common applications include:

1. ポンプとコンプレッサー: パイプライン、製油所、水道施設の流れを最適化します。

2. ファンと送風機: 炉、発電所、換気システム内の空気の流れを制御します。

3. コンベヤーとクラッシャー: 鉱山およびセメント生産におけるマテリアルハンドリングの速度と負荷を管理します。

4. 押出機とミル: 製造プロセスで正確な速度調整を提供します。