Przekształtnikowy napęd na napięcie 3,3 kV zintegrowany z silnikiem dużej mocy

Artykuł prezentuje zagadnienia dotyczące napędu przekształtnikowego średniego napięcia 3,3 kV, zintegrowanego z silnikiem indukcyjnym klatkowym dużej mocy. W napędzie zastosowano przekształtniki sieciowy (AC/DC) i silnikowy (DC/AC) oraz zintegrowano je w jednej obudowie z silnikiem klatkowym i niezbędnym do prawidłowej pracy przekształtnika AC/DC dławikiem sieciowym. Uzyskano dzięki temu układ napędowy o zwartej konstrukcji, umożliwiający regulację prędkości obrotowej, który może zastąpić klasyczny silnik klatkowy. Dodatkowo dla każdej prędkości możliwa jest praca napędowa, jak i hamowanie ze zwrotem energii do sieci, prądy sieci są quasi-sinusoidalne, a współczynnik mocy bliski jedności. Napęd zaopatrzono w obudowę przeciwwybuchową, co umożliwia jego stosowanie w środowisku zagrożonym wybuchem. W artykule przedstawiono właściwości napędu i przekształtników, wybrane zagadnienia konstrukcyjne i techniczne oraz wybrane wyniki badań prototypowego napędu zintegrowanego o mocy 850 kW. Badania te dotyczą analizy pracy napędu w różnych stanach statycznych i dynamicznych oraz analizy termicznej napędu.

The paper presents aspects of realization of medium voltage 3,3 kV power electronic drive integrated with high power induction motor. The drive consists of two converters, the grid-side converter (AC/DC) and motor side converter (DC/AC) that have been integrated in one explosion-proof enclosure with squirrel cage induction motor and the line inductors which are needed for proper operation of AC/DC converter. The integration leads to the construction of the compact drive which allows controlling the motor in full range of speed and can be used instead of the classical induction motor. For any speed it is possible to operate as a motor or as a generator with energy recuperation to the grid. Additionally, the drive system ensures achieving quasi-sinusoidal line currents and power factor close to one. Explosion-proof construction of the drive makes it possible to operate in potentially explosive environments. The paper presents properties of the drive and converters, technical aspects of construction of the drive and selected results of tests of prototype of the integrated drive with the rated power of 850 kW. These results cover operation of the drive in steady state and during transients. The analysis of thermal aspects of operation of the drive is also presented in the paper.