ABINEE TEC Automação. Acionamentos de Motores de Média Tensão, com Transistores de Alta Tensão - Uma Nova Tecnologia.

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1 Automação Acionamentos de Motores de Média Tensão, com Transistores de Alta Tensão - Uma Nova Tecnologia Norton Petry Gerente de Desenvolvimento WEG Automação Ltda. 1

2 Quem somos Genuinamente BRASILEIRA fundada em 1961 Presença nos 5 continentes (exporta desde 1970) Líder na América Latina em soluções industriais Referência mundial Empresa capitalizada, constituída sobre sólidos alicerces 2

3 Soluções em Sistemas Industriais 3

4 Linha de Motores MT WEG Linha Master Linha H Até kW 220 a V Até 3.150kW 4

5 Mercado de Motores MT WEG % para cada tensão Tensão de rede V 18% Tensão de rede V 69% Tensão de rede V 13% 5

6 Soluções atuais de inversores para 4160V 6

7 Corrente Imposta PWM (PWM = modulação por largura de pulso) 12 SGCTs 6,5kV no inversor 18 SCRs no retificador } 30 (100%) Dimensões 2250cv: 3100x1000x2318mm (156%volume) 7

8 Tensão imposta 3 níveis com IGCTs 12 IGCTs 6,0kV e 6 diodos no inversor 2 IGCTs de proteção 12 diodos no retificador 32(107%) Dimensões 2250cv: 3000x900x2005mm (118% volume) } 8

9 Tensão imposta 3 níveis IGBTs Retificador de entrada Link cc Inversor 3 níveis + 0 M 3 ~ - 36 IGBTs 3,3kV no inversor } 48 (160%) 12 diodos no retificador Dimensões 2250cv: 2418x1259x2300mm (152% volume) 9

10 Tensão imposta com 3 células H 24 IGBTs 3,3kV e 12 diodos no inversor 72 diodos no retificador } 108 (360%) Transformador integrado com 36 conexões em 12 enrolamentos secundários isolados Dimensões 2250cv: 4166x1257x2288mm (260% volume) 10

11 Solução WEG: inversores MVW-01 11

12 Tensão imposta 3 níveis com IGBTs 6,5kV Retificador De entrada Link cc Inversor 3 níveis Filtro (opcional) 12 IGBTs 6,5kV e 6 diodos no inversor 12 diodos no retificador }30 (100%) Dimensões 2250cv: 2400x960x2000mm (100% volume) 12

13 Comparativo semicondutores de potencia Componente Diodo Operação Descrição Conduz corrente positiva SCR (tiristor) IGCT (tiristor com gatilho integrado) Corrente de gatilho dispara a condução de corrente positiva. Desliga quando a corrente zera. Circuito de disparo integrado com tiristor de comutação tipo GTO. Controla o fluxo de corrente positiva e conduz corrente negativa. Bloqueia tensão positiva. 13

14 Comparativo semicondutores de potencia Componente SGCT (tiristor simétrico com gatilho integrado) IGBT (transistor com gatilho isolado) Operação Descrição Equivalente ao IGCT, porém não conduz corrente negativa e bloqueia tensão positiva e negativa. Tensão no gatilho comanda o fluxo de corrente positiva. Conduz corrente negativa. Bloqueia tensão positiva. 14

15 Comparação do disparo e chaveamento Tensão IGCT, SGCT Corrente Corrente disparo Curta duração mas alta intensidade (1000A) Tensão IGBT Corrente mais rápido Corrente disparo intensidade (3A) 15

16 Fotos do IGBT e IGCT IGBT 6,5kV com placa de disparo IGCT 6,0kV com disparo integrado 16

17 Vantagens do IGBT de alta tensão Módulo com base isolada, facilitando a construção mecânica Robustez contra curto-circuito e sobre corrente Circuito de disparo simplificado Coeficiente de temperatura positivo da tensão de saturação, facilitando o paralelismo Base isolada com a liga AlSiC permitindo longa vida útil com ciclagem térmica O IGBT em tensões menores (600,1200 e 1700V) tornou-se atualmente o padrão para inversores de baixa tensão (220,440 e 690Vca). Esta tendência está também sendo observada para os inversores de média tensão. 17

18 Inversor MVW-01 Tensões:3300, 4160Vca Potências: de 500 a 2250cv Em desenvolvimento : Vca - até 4000cv 18

19 Inversor MVW-01 Proteção de Entrada Transformador Defasador Inversor de Freqüência MT Motor Elétrico 19

20 Inversor MVW-01 Proteção de Entrada Proteção segura para o conjunto Disjuntor motorizado (fecham. e abertura) Proteções (máx. e mín.) Totalmente intertravado com o Inversor Fornecimento WEG ou existente Instalado em qualquer local Inversor mais compacto 20

21 Inversor MVW-01 Baixa Distorção Harmônica Alto Fator de Potência Transformador Defasador Tensão de rede diferente do motor Trafo a óleo ou a seco Fornecimento WEG ou existente Instalado em qualquer local Inversor mais compacto 21

22 Inversor MVW-01 Mais compacto do mercado Tecnologia de última geração (HV IGBT 6,5kV) Número reduzido de componentes Capacitores de filme plástico - longa vida útil Rendimento alto (>98%) Maior confiabilidade Inv. Freqüência MVW01 Fácil e rápida manutenção Refrigeração a ar Programação simples (mesma CFW09) IHM igual CFW09 (matricial opcional) 22

23 Inversor MVW-01 Fornecimento WEG ou existente Compatível com motor existente Longas distâncias de cabos Sem pulsação de torque (tecnologia PPO) Topologia 3/5 níveis Totalmente protegido pelo Inversor MVW01 Alta performance Velocidade/Torque Baixo nível de ruído Motor Elétrico 23

24 Inversor MVW-01 Travamento mecânico Segurança Travamento mecânico das colunas de potência Intertravamento eletromecânico com disjuntor principal Impossível abrir colunas de potência energizadas Aterramento automático dos capacitores do link DC 24

25 Inversor MVW-01 Interface fibra óptica Fibra óptica entre potência e controle Drives / feed-backs / monitorações Segurança 25

26 Inversor MVW-01 Braços IGBT extraíveis Braços de potência extraíveis Drives / feed-backs / monitorações (fibra óptica) Conexões de controle simples Conexões de potência através de garras (dupla) Segurança 26

27 Inversor MVW-01 Carro para extração Inserção / Extração rápida dos braços de potência Movimentação fácil e segura 27

28 Técnicas de modulação: SVM ou PPO 28

29 Harmônicas em SVM 29

30 Harmônicas em PPO 30

31 Modulador PPO U d Tabelas PPO u r ω s ss u r SELETOR DE PULSOS arg(u r ) P(m,N) M O D U L A D O R = ~ M 3 ~ 31

32 Controle de trajetória do fluxo U d u r ω s ss u r PULSOS OTIMIZADOS SELETOR DE PULSOS arg(u r ) P ' (m,n) M O D U L A D O R = ~ P(m,N) CONTROLE DE TRAJETÓRIA M 3~ u s 32

33 Controle de trajetória do fluxo Ref 1 Sobre Compensação Ref 2 Sem Controle Ref 3 Ajuste Ótimo 33

34 Controle V/F U d ω R V/F ω u MODULADOR = ~ CONTROLE DE ESCORREGAMENTO I x R COMPENSADOR u s i s M 3 ~ 34

35 Controle Vetorial com Encoder U d CONTROLE CONTROLE DE = ω R COMPLEXO MODULADOR - VELOCIDADE ~ ψ R ψ S ω MODELO DA MÁQUINA u s M 3 ~ 35

36 Dinamômetro 3000cv 36

37 Motor 2000cv 37

38 Log de Erros Erros divididos em Falhas e Alarmes Log dos 100 últimos Erros com registro de data e hora e máquina de estados no momento do erro Último Erro: Função mini-trace: armazenamento automático dos parâmetros de leitura relevantes em caso de Erro 38

39 Funçã ção Trace Descrição: A função trace é usada para registrar parâmetros (ex. corrente, tensão, velocidade) do MVW-01 quando ocorre um determinado evento no sistema (ex. alarme/falha, corrente alta, etc.). Características: Todos os parâmetros podem ser registrados (exceto P000); Todos os parâmetros podem ser usados como trigger; Possui oito (08) canais sincronizados simultaneamente; Memória para armazenamento variável (de 30,4 kword até 242,8 kword); Sampling time programável (múltiplo inteiro de 500 µs); Pré-trigger programável (0 a 100%); 39

40 Funçã ção Trace Acesso aos Dados (PC): 40

41 Funçã ção Trace Acesso aos Dados (AO s): 41