Оптимизация полупроводниковых силовых преобразователей по массогабаритным показателям

АКТУАЛЬНОСТЬ
Современный рынок предъявляет требования по оптимизации к силовым преобразователям высокой мощности не только к таким параметрам как мощность и надежность, но и к таким, как цена, массогабаритные характеристики, упрощение монтажа и проведения сервисных работ.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ
ЦЕЛЬ: улучшение массогабаритных показателей полупроводникового силового преобразователя, применяемого в цветной металлургической промышленности для электролиза кадмия, с целью снижения себестоимости.
Задача 1. Оптимизация подсистемы измерения напряжений.
Задача 2. Оптимизация подсистемы управления инвертором.
Задача 3. Оптимизация разработки системы управления силовым преобразователем.
Задача 4. Оптимизация подсистемы микроклимата и освещения силовых шкафов.

ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ
Рисунок 1 – Силовой преобразователь для электролиза кадмия:
1 – Общий вид; 2 – Шкаф системы управления; 3 – Шкаф входного выпрямителя;
4 – Шкаф инвертора; 5 – Шкаф выходного выпрямителя
1
2
3
4
5

3Д МОДЕЛЬ
Рисунок 2 – 3Д модель силового преобразователя:
1 – Общий вид; 2 – Вид спереди; 3 – Вид сзади
1
2
3

СТРУКТУРНАЯ СХЕМА СИЛОВОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ
Рисунок 3 – Структурная схема силового преобразователя

1. ОПТИМИЗАЦИЯ ПОДСИСТЕМЫ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ
Рисунок 4 – Функциональная схема одноканальной классической подсистемы измерения напряжения
Рисунок 5 – Функциональная схема оптимизированной одноканальной подсистемы измерения напряжения
Измерительный выходной ток:
(1)
Измерительное выходное
напряжение:
(2)
Измерительное выходное
напряжение:
(3)

1. ОПТИМИЗАЦИЯ ПОДСИСТЕМЫ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ
Рисунок 6 – Функциональная схема классической многоканальной подсистемы измерения напряжения
Рисунок 7 – Функциональная схема оптимизированной многоканальной подсистемы измерения напряжения

1. ОПТИМИЗАЦИЯ ПОДСИСТЕМЫ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ
Рисунок 9 – Результат моделирования входного и выходного сигнала: 1 – Преобразование; 2 - Фильтрация
Рисунок 8 – Модель сенсора напряжения
1
2

1. ОПТИМИЗАЦИЯ ПОДСИСТЕМЫ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ
Рисунок 10 – Одноканальный преобразователь напряжения: 1 – опытный образец;
2 – место установки в 3Д модели; 3 – место установки в силовом преобразователе
1
2
3

1. ОПТИМИЗАЦИЯ ПОДСИСТЕМЫ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ
Рисунок 11 – Многоканальный преобразователь напряжения: 1 – опытный образец;
2 – место установки в 3Д модели; 3 – место установки в силовом преобразователе
1
2
3

1. ОПТИМИЗАЦИЯ ПОДСИСТЕМЫ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ
Рисунок 12 – Термограммы одноканального преобразователя напряжения
Рисунок 13 – Термограммы многоканального преобразователя напряжения

1. ОПТИМИЗАЦИЯ ПОДСИСТЕМЫ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ
Рисунок 14 – Осциллограммы измерения выходного силового напряжения:
1 – при помощи оптимизированного одноканального преобразователя напряжения,
2 – при помощи осциллографа Hameg HMO3524
Рисунок 15 – Осциллограммы измерения напряжения питающей сети:
1 – при помощи оптимизированного многоканального преобразователя напряжения,
2 – при помощи осциллографа Hameg HMO3524
1
2
1
2

2. ОПТИМИЗАЦИЯ ПОДСИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ИНВЕРТОРОМ
Рисунок 16 – Классическая топология подсистемы управления инвертором

2. ОПТИМИЗАЦИЯ ПОДСИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ИНВЕРТОРОМ
Рисунок 17 – Оптимизированная топология подсистемы управления инвертором

3. ОПТИМИЗАЦИЯ РАЗРАБОТКИ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ СИЛОВЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ
Рисунок 18 – Модель силового преобразователя

4. ОПТИМИЗАЦИЯ ПОДСИСТЕМЫ МИКРОКЛИМАТА И ОСВЕЩЕНИЯ СИЛОВЫХ ШКАФОВ
Рисунок 19 – Функциональная схема классической подсистемы микроклимата и освещения силовых шкафов

4. ОПТИМИЗАЦИЯ ПОДСИСТЕМЫ МИКРОКЛИМАТА И ОСВЕЩЕНИЯ СИЛОВЫХ ШКАФОВ
Рисунок 19 – Функциональная схема оптимизированной подсистемы микроклимата и освещения силовых шкафов

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!