Серия модульных преобразователей частоты для решения сложных инженерных задач INVT Goodrive800 (GD800)

Общее описание

INVT Goodrive800 (GD800) — серия инженерных модульных преобразователей частоты, разработанная для сложных промышленных приложений, где особенно важны:

• высокая перегрузочная способность;
• высокая надежность;
• длительная непрерывная работа;
• возможность построения многоприводных систем;
• регенерация энергии;
• модульная архитектура;
• масштабирование мощности;
• удобство обслуживания;
• работа с тяжелой нагрузкой.

GD800 предназначен прежде всего не для обычных одиночных механизмов, а для сложных инженерных электроприводов, где требуется создать систему из отдельных силовых и управляющих модулей либо использовать готовое шкафное исполнение.

Типовые области применения:

• металлургия;
• портовые машины;
• грузоподъемные механизмы;
• нефтяная промышленность;
• нефтехимия;
• химическая промышленность;
• горнодобывающая промышленность;
• энергетика;
• ЖКХ;
• производство строительных материалов;
• судостроение;
• целлюлозно-бумажная промышленность;
• динамометрические стенды;
• EPS;
• другие тяжелые промышленные механизмы. INVT

Главное отличие GD800

GD800 — это не одна стандартная модель преобразователя частоты.

Серия представляет собой модульную инженерную платформу, из которой можно построить:

• обычный двухквадрантный привод;
• четырехквадрантный регенеративный привод;
• многодвигательную систему с общей DC-шиной;
• шкафной привод;
• систему с диодным выпрямителем;
• систему с управляемым выпрямителем;
• систему с IGBT-выпрямителем;
• систему AFE с возвратом энергии в сеть;
• распределенную систему управления несколькими приводами. INVT

Основные особенности GD800

• модульная конструкция;
• высокая перегрузочная способность;
• высокая надежность;
• непрерывный режим работы;
• классы напряжения 380 и 660/690 В;
• стандартные шкафные системы большой мощности;
• параллельная работа силовых модулей;
• оптическая связь между блоком управления и силовыми модулями;
• электрическая развязка управляющей и силовой частей;
• возможность распределенного монтажа;
• общая DC-шина;
• двухквадрантные и четырехквадрантные решения;
• рекуперация энергии;
• PWM/AFE-выпрямители;
• LCL-фильтры;
• Master/Slave;
• V/F;
• векторное управление без энкодера;
• замкнутое векторное управление;
• до 200% кратковременной перегрузки;
• STO;
• SS1;
• SLS;
• SBC;
• контроль температуры двигателя;
• защита DC-шины предохранителями;
• двойное питание цепей управления;
• RS-485;
• Modbus;
• CAN;
• PROFIBUS;
• DeviceNet;
• Ethernet;
• принудительное воздушное охлаждение. INVT

Архитектура серии GD800

Серия	Исполнение	Назначение
GD800-11	Инверторный модуль	Двухквадрантный модуль привода
GD800-16	Шкаф с инвертором	Готовое шкафное двухквадрантное решение
GD800-51	Converter / inverter unit	Силовой преобразовательный модуль
GD800-56	Шкаф с converter-модулем	Шкафное исполнение преобразователя
GD800-61	Диодный выпрямительный модуль	Преобразование AC в DC для общей шины
GD800-66	Шкаф с диодным выпрямителем	Шкафной диодный выпрямитель
GD800-71	Управляемый выпрямительный модуль	Управляемое выпрямление
GD800-76	Шкаф с управляемым выпрямителем	Шкафное исполнение управляемого выпрямителя
GD800-81	IGBT-модуль синхронного выпрямления	Активное управление выпрямлением
GD800-86	Шкаф с IGBT синхронным выпрямителем	Шкафное активное выпрямление
GD800-01	LCL PWM-фильтр	Фильтрация гармоник PWM-выпрямителя
GD800-96	Шкаф с IGBT PWM-выпрямителем	AFE / PWM-регенеративная система
GD800-26	Четырехквадрантный шкафной привод	Регенеративный привод с двунаправленным потоком энергии

Именно модульность является одной из главных особенностей Goodrive800. INVT

Классы напряжения

Основные обозначения:

-4

380 В −15% … 440 В +10%

-6

520 В −15% … 690 В +10%

Для модульных DC-звеньев используются соответствующие диапазоны постоянного напряжения. INVT

Диапазон мощности

Для всей инженерной платформы GD800 производитель предусматривает масштабирование до многомегаваттного уровня.

На российской странице серии указано:

• 380 В — 4 кВт…9,6 МВт;
• 660 В — 4 кВт…12 МВт. INVT

При этом отдельный стандартный шкаф GD800 имеет меньшую номинальную мощность, а мощности в несколько мегаватт достигаются за счет параллельной работы модулей и многомодульной конфигурации.

Для стандартных шкафных решений INVT отдельно указывает диапазон до 3 МВт. Invt

Основные технические характеристики

Параметр	Значение
Серия	Goodrive800 / GD800
Тип	Инженерная модульная система электропривода
Напряжение	380–440 В / 520–690 В
Частота сети	50/60 Гц
Допустимый диапазон	47–63 Гц
Выходная частота	0–400 Гц
Управление	V/F, SVC, FVC
Частота PWM	1–8 кГц
Диапазон скорости SVC	1:100
Диапазон скорости FVC	1:1000
Точность скорости SVC	±0,5% максимальной скорости
Точность скорости FVC	±0,1% максимальной скорости
Максимальная перегрузка	200%
RS-485	Есть
Дополнительные сети	CAN, PROFIBUS, DeviceNet, Ethernet
Безопасность	STO, SS1, SLS, SBC
Рабочая температура	−10…+50 °C
Дерейтинг	Выше +40 °C
Охлаждение	Принудительное воздушное
Шкафное исполнение	IP20 стандартно
Модульное исполнение	IP00 стандартно

Перегрузочная способность

Перегрузка	Допустимое время
150%	60 с
180%	10 с
200%	1 с

Максимальный кратковременный ток достигает 200% номинального тока, что позволяет использовать GD800 на тяжелонагруженных механизмах с высокими требованиями к пусковому и динамическому моменту. INVT

V/F, SVC и замкнутое векторное управление

GD800 поддерживает три основных подхода к управлению двигателем.

V/F

Для стандартных общепромышленных задач, где не требуется высокая динамика.

Векторное управление с разомкнутым контуром

Диапазон регулирования скорости:

1:100

Точность скорости:

±0,5% от максимальной скорости

Подходит для механизмов, где требуется хорошее управление моментом без установки энкодера.

Замкнутое векторное управление

Диапазон скорости:

1:1000

Точность:

±0,1% от максимальной скорости

Применяется в высокоточных системах:

• прокатных станах;
• бумагоделательных машинах;
• подъемных механизмах;
• испытательных стендах;
• многодвигательных технологических линиях. INVT

GD800-11 — инверторный модуль

GD800-11 — двухквадрантный инверторный модуль.

Он используется как силовой привод двигателя и может:

• устанавливаться в шкаф;
• работать от общей DC-шины;
• включаться параллельно;
• использоваться в многоприводной системе.

Актуальный каталог GD800 указывает для GD800-11:

• 380 В — 4–400 кВт;
• 660 В — 22–500 кВт для одиночного модуля соответствующего исполнения. Invt

Например:

Модель	Heavy Duty, кВт	Light Duty, кВт
GD800-11-0004-4	4	5,5
GD800-11-05R5-4	5,5	7,5
GD800-11-07R5-4	7,5	11

Младшие исполнения имеют компактные типоразмеры, а более мощные модули могут объединяться параллельно. Invt

GD800-16 — шкафной инвертор

GD800-16 представляет собой готовое шкафное решение на базе инверторных модулей.

Подходит, когда заказчику требуется не отдельный силовой модуль, а готовый привод:

• с силовой коммутацией;
• защитой;
• системой охлаждения;
• управлением;
• интерфейсами;
• подключением двигателя.

Шкафная конструкция облегчает монтаж на объекте и сервисное обслуживание.

GD800-26 — четырехквадрантный привод

GD800-26 — шкафной четырехквадрантный преобразователь частоты с возможностью двунаправленного потока энергии.

Это означает, что система может не только потреблять энергию из сети, но и возвращать энергию торможения обратно в сеть.

Основные особенности:

• активный PWM-выпрямитель;
• LCL-фильтр;
• двунаправленный поток мощности;
• коэффициент мощности, близкий к 1;
• входные гармоники менее 5%;
• отсутствие необходимости рассеивать всю тормозную энергию на резисторах;
• применение в механизмах с интенсивным рекуперативным режимом. Invt

Когда нужен четырехквадрантный GD800

GD800-26 рационально применять для:

• кранов;
• шахтных подъемников;
• центрифуг;
• испытательных стендов;
• прокатных станов;
• намоточных машин;
• механизмов с частым торможением;
• систем, где двигатель длительно работает в генераторном режиме.

GD800-61 / GD800-66 — диодный выпрямитель

Диодный выпрямитель преобразует трехфазное AC-напряжение в DC для общей шины.

Такое решение подходит для систем, где:

• рекуперация обратно в сеть не требуется;
• несколько инверторов питаются от одной DC-шины;
• требуется простая и надежная архитектура.

GD800-71 / GD800-76 — управляемый выпрямитель

Управляемый выпрямитель позволяет более гибко управлять процессом формирования DC-шины.

Используется в специальных инженерных конфигурациях, где необходима управляемая силовая входная часть. INVT

GD800-81 / GD800-86 — IGBT синхронный выпрямитель

IGBT-синхронный выпрямитель предназначен для более сложного управления входным преобразованием и может использоваться в высокопроизводительных инженерных системах.

GD800-96 — шкаф с IGBT PWM-выпрямителем

GD800-96 применяется в активных сетевых решениях.

В сочетании с LCL-фильтром обеспечивает:

• низкий уровень гармоник;
• управляемый коэффициент мощности;
• стабильную DC-шину;
• возможность регенерации энергии.

LCL PWM-фильтр GD800-01

GD800-01 — специализированный LCL-фильтр.

Его задача — уменьшение гармоник, возникающих на сетевой стороне активного PWM-выпрямителя.

Это особенно важно для:

• крупных электроприводов;
• объектов с жесткими требованиями по качеству электроэнергии;
• энергетики;
• металлургии;
• испытательных стендов;
• портового оборудования. INVT

Общая DC-шина

Одна из наиболее важных возможностей GD800 — построение многоприводной системы с общей шиной постоянного тока.

Например, один общий выпрямитель может питать несколько инверторных модулей:

Сеть AC → выпрямитель → общая DC-шина → несколько GD800 инверторов → электродвигатели

Преимущества:

• уменьшение количества выпрямительных блоков;
• обмен энергией между приводами;
• эффективное использование энергии торможения;
• компактность;
• упрощение крупных многодвигательных систем.

Параллельная работа модулей

Силовые модули GD800 могут соединяться параллельно.

Это позволяет:

• увеличивать мощность привода;
• создавать системы мегаваттного класса;
• применять стандартные унифицированные модули;
• упростить замену силового блока;
• создавать резервированные или многомодульные системы. Invt

Волоконно-оптическая связь

Блок управления и силовые блоки GD800 используют оптоволоконную связь.

Преимущества:

• электрическая изоляция;
• высокая помехоустойчивость;
• улучшенная EMC;
• возможность удаленного размещения;
• удобство распределенной архитектуры;
• надежность в тяжелой промышленной среде. INVT

Master/Slave

Волоконно-оптическая архитектура позволяет реализовывать:

• Master/Slave;
• параллельное управление;
• распределение нагрузки;
• синхронизацию силовых модулей.

Это особенно важно для:

• прокатных станов;
• бумагоделательных машин;
• крупных конвейеров;
• подъемных механизмов;
• многодвигательных технологических агрегатов. INVT

Промышленные интерфейсы

Стандартно предусмотрен:

RS-485

Опционально поддерживаются:

• CAN;
• PROFIBUS;
• DeviceNet;
• Ethernet.

Официальная страница INVT также указывает совместимость с Modbus, PROFIBUS-DP, CANopen и Ethernet. INVT

Стандартные I/O

GD800 имеет развитую систему входов/выходов, рассчитанную на интеграцию в сложные системы автоматизации.

Через I/O могут подключаться:

• аварийные цепи;
• датчики;
• концевые выключатели;
• внешние задания;
• сигналы состояния;
• технологические блокировки;
• контакторы;
• тормоза;
• датчики температуры.

Контроль температуры двигателя

Для GD800 доступна дополнительная плата контроля температуры двигателя по термистору.

Она позволяет:

• контролировать нагрев двигателя в реальном времени;
• предотвращать перегрев;
• повысить надежность;
• оптимизировать режим работы электропривода. INVT

Двойное питание цепей управления

Система управления GD800 поддерживает отдельное питание управляющей электроники.

Блок управления может питаться:

• от внешнего источника AC;
• от DC-шины.

Это позволяет сохранить работу логики и диагностики даже при определенных состояниях силовой части. INVT

Защита DC-шины

Для многомодульных систем предусмотрена защита DC-шины предохранителями.

Предохранители устанавливаются на положительную и отрицательную шины, что позволяет локализовать поврежденный модуль и уменьшить риск распространения отказа на всю систему. INVT

Функции безопасности

GD800 поддерживает:

STO — Safe Torque Off

Безопасное отключение крутящего момента.

SS1 — Safe Stop 1

Контролируемая безопасная остановка с последующим безопасным отключением момента.

SLS — Safely Limited Speed

Безопасное ограничение скорости.

SBC — Safe Brake Control

Безопасное управление механическим тормозом.

Эти функции особенно важны для:

• кранов;
• подъемников;
• металлургических машин;
• испытательных стендов;
• механизмов, к которым имеет доступ персонал. Invt

Электрические характеристики GD800-26

Для четырехквадрантного исполнения:

• вход — AC 3PH;
• коэффициент полезного действия — более 95%;
• коэффициент мощности — более 98%;
• гармоники сетевого тока — менее 5%;
• выходное напряжение — до приблизительно 1,15 входного напряжения;
• выходная частота — 0–400 Гц. INVT

Электрические характеристики GD800-11

Для инверторных модулей:

• эффективность — более 97%;
• выходное напряжение — 0…Uвх;
• выходная частота — 0–400 Гц;
• питание через соответствующую DC-шину;
• принудительное воздушное охлаждение. INVT

Электрические характеристики GD800-51

Для соответствующих преобразовательных модулей:

• эффективность — более 98%;
• вход DC;
• 380-вольтовый класс — примерно DC 350–800 В;
• 660-вольтовый класс — примерно DC 570–1200 В;
• выход — до 0,7 напряжения DC-шины. INVT

Код обозначения

Пример архитектуры кода:

GD800-26-0400-4-MRL

GD

Goodrive.

800

Инженерная серия.

Первая цифра типа

• 1 — двухквадрантный ПЧ;
• 2 — четырехквадрантный ПЧ;
• 5 — преобразователь;
• 6 — диодный выпрямитель;
• 7 — управляемый выпрямитель;
• 8 — IGBT-синхронный выпрямитель;
• 9 — IGBT PWM-выпрямитель;
• 0 — LCL PWM-фильтр.

Вторая цифра структуры

• 1 — модуль;
• 2 — стандартный привод;
• 6 — шкаф IP20;
• 8 — шкаф IP54.

-4

380–440 В.

-6

520–690 В. INVT

Варианты компоновки шкафа

Для больших шкафных систем предусмотрены обозначения направления компоновки.

MLR

Слева направо:

шкаф выключателя → фильтр/выпрямитель → инверторный шкаф

MRL

Справа налево:

инверторный шкаф ← фильтр/выпрямитель ← шкаф выключателя

MSC

Одиночный шкаф.

Это важно при проектировании электроприводной комнаты и компоновке шкафов в ряд. INVT

Монтаж

В зависимости от исполнения используются:

• установка отдельного силового модуля в шкаф;
• напольные шкафные решения;
• параллельное размещение модулей;
• многосекционные шкафы;
• распределенное размещение блока управления.

Стандартные шкафные продукты проектируются с возможностью одностороннего обслуживания, что снижает требования к монтажному пространству. Invt

Условия эксплуатации

Параметр	Значение
Рабочая температура	−10…+50 °C
Без снижения мощности	До +40 °C
Охлаждение	Принудительное воздушное
Модуль	IP00 стандартно
Шкаф	IP20 стандартно
Опциональное шкафное исполнение	IP54 для соответствующих решений
Шум инверторного/шкафного оборудования	До <90 дБ в зависимости от исполнения

Назначение

GD800 предназначен для тяжелых приводных систем, где стандартного частотного преобразователя недостаточно по:

• мощности;
• перегрузке;
• надежности;
• резервированию;
• рекуперации;
• количеству двигателей;
• требованиям к безопасности;
• гибкости архитектуры.

Металлургия

Применяется для:

• прокатных станов;
• рольгангов;
• моталок;
• разматывателей;
• приводов технологических линий;
• мощных вентиляторов;
• насосов;
• вспомогательных механизмов.

Портовое оборудование

• портальные краны;
• контейнерные краны;
• лебедки;
• подъемные механизмы;
• транспортные системы;
• судовые и береговые установки.

Грузоподъемная техника

GD800 подходит для:

• тяжелых кранов;
• шахтных подъемов;
• лебедок;
• многодвигательных подъемных механизмов;
• приводов с регенерацией энергии.

Нефть, газ и нефтехимия

• насосы;
• компрессоры;
• экструдеры;
• технологические агрегаты;
• вентиляционное оборудование.

Горнодобывающая промышленность

• конвейеры;
• дробилки;
• мельницы;
• вентиляторы;
• насосы;
• подъемные механизмы.

Целлюлозно-бумажное производство

Особенно эффективно применение общей DC-шины и многоприводной структуры для бумагоделательных машин с большим количеством синхронизированных двигателей. INVT публикует отдельные проекты применения GD800 на бумагоделательных линиях. Invt

Динамометрические стенды

Четырехквадрантные GD800 подходят для испытательных стендов, где двигатель периодически работает:

• как мотор;
• как генератор.

Рекуперация позволяет возвращать энергию обратно в сеть вместо ее рассеивания.

Как выбрать GD800

При проектировании необходимо определить:

1. количество двигателей;
2. мощность каждого двигателя;
3. суммарную установленную мощность;
4. напряжение 380 или 660/690 В;
5. тяжелый или легкий режим;
6. требуемую перегрузку;
7. двухквадрантный или четырехквадрантный режим;
8. необходимость рекуперации;
9. общую DC-шину;
10. количество инверторных модулей;
11. количество выпрямительных модулей;
12. необходимость параллельной работы;
13. тип входного выпрямителя;
14. необходимость AFE;
15. требования по гармоникам;
16. необходимость LCL-фильтра;
17. энкодерное или безэнкодерное управление;
18. требуемый диапазон скорости;
19. Master/Slave;
20. STO;
21. SS1;
22. SLS;
23. SBC;
24. коммуникационный протокол;
25. требования по IP;
26. компоновку шкафов;
27. требования по резервированию;
28. условия охлаждения;
29. температуру помещения;
30. требования к техническому обслуживанию.

Как выбрать между GD800-11 и GD800-16

GD800-11

Выбирается, когда:

• шкаф проектируется самостоятельно;
• требуется модульное решение;
• нужна общая DC-шина;
• требуется параллельная работа;
• система создается OEM-интегратором.

GD800-16

Выбирается, если:

• требуется готовый шкафной привод;
• не планируется самостоятельная компоновка силового шкафа;
• важна готовая промышленная конструкция.

Как выбрать между диодным и регенеративным решением

Диодный выпрямитель GD800-61 / GD800-66

Подходит, если:

• энергия в основном идет из сети к двигателю;
• рекуперация мала;
• торможение выполняется редко;
• требуется более простая архитектура.

AFE / GD800-96 / GD800-26

Выбирается, если:

• механизм часто тормозит;
• энергия должна возвращаться в сеть;
• требуется четырехквадрантная работа;
• важны низкие гармоники;
• требуется высокий коэффициент мощности.

Отличие GD800 от стандартных GD300 / GD350

GD300 и GD350 — стандартные одиночные частотные преобразователи для одного двигателя.

GD800 — инженерная модульная платформа для сложных приводных систем.

Основные отличия GD800:

• общая DC-шина;
• несколько приводов в одной системе;
• параллельные силовые модули;
• мегаваттные мощности;
• AFE;
• четырехквадрантная работа;
• рекуперация;
• LCL-фильтр;
• оптоволоконное управление;
• Master/Slave;
• расширенная функциональная безопасность;
• шкафные многосекционные системы.

Когда выбирать GD800

GD800 рекомендуется, когда требуется хотя бы одно из следующих условий:

• мощность выше возможностей стандартного одиночного ПЧ;
• несколько двигателей с общей DC-шиной;
• тяжелая непрерывная работа;
• высокая перегрузочная способность;
• рекуперация;
• четырехквадрантный режим;
• многодвигательный технологический процесс;
• повышенные требования к безопасности;
• модульная замена силовых блоков;
• система мегаваттного класса.

Сертификация и соответствие

CE

TÜV SÜD — для соответствующих исполнений.

Оборудование также может применяться в проектах, где требуется соответствие требованиям:

ТР ТС 004/2011 «О безопасности низковольтного оборудования»

ТР ТС 020/2011 «Электромагнитная совместимость технических средств»

Преимущества INVT GD800

• специализированная инженерная платформа;
• модульная архитектура;
• 380 и 690 В;
• масштабирование до многомегаваттных мощностей;
• тяжелый режим;
• до 200% кратковременной перегрузки;
• V/F;
• SVC;
• FVC;
• общая DC-шина;
• двухквадрантные решения;
• четырехквадрантные решения;
• AFE;
• рекуперация;
• LCL PWM-фильтр;
• коэффициент мощности близкий к 1 для AFE;
• гармоники менее 5% в четырехквадрантной конфигурации;
• оптоволоконная связь;
• Master/Slave;
• параллельная работа;
• STO;
• SS1;
• SLS;
• SBC;
• контроль температуры двигателя;
• защита DC-шины;
• двойное питание управления;
• RS-485;
• Modbus;
• PROFIBUS;
• CANopen;
• DeviceNet;
• Ethernet;
• модульное обслуживание;
• шкафные исполнения;
• широкий спектр тяжелых отраслей.