Инверторный модуль INVT GD800-11 для модульных электроприводных систем

Общее описание

INVT Goodrive800-11 (GD800-11) — двухквадрантный инверторный модуль серии Goodrive800, предназначенный для построения мощных модульных электроприводных систем, многодвигательных установок и приводов со общей DC-шиной.

GD800-11 используется как силовой инверторный модуль, который получает питание от шины постоянного тока и формирует регулируемое трехфазное выходное напряжение для управления электродвигателем.

Серия ориентирована на сложные инженерные задачи, тяжелые промышленные нагрузки и непрерывные производственные процессы, где особенно важны высокая перегрузочная способность, масштабирование мощности, надежность и возможность объединения нескольких силовых модулей в единую систему.

GD800-11 применяется в металлургии, крановых и подъемных механизмах, портовой технике, горнодобывающей промышленности, нефтегазовом секторе, энергетике, судостроении, бумажной промышленности, транспортирующих системах и испытательных стендах.

Основные характеристики серии GD800-11

Параметр	Значение
Производитель	INVT
Серия	Goodrive800
Исполнение	GD800-11
Тип	Двухквадрантный инверторный модуль
Конструкция	Модульная
Класс напряжения 380 В	DC 350–800 В
Мощность, 380 В	4–400 кВт на отдельный модуль
Класс напряжения 660 В	DC 570–1200 В
Мощность, 660 В	22–500 кВт на отдельный модуль
Выходное напряжение	0…напряжение DC-шины с учетом схемы преобразования
Выходная частота	0–400 Гц
Методы управления	V/F, бессенсорное векторное, векторное с обратной связью
Диапазон скорости без энкодера	До 1:100
Диапазон скорости с обратной связью	До 1:1000
Перегрузочная способность	До 200% кратковременно
Связь силовых и управляющих блоков	Оптоволоконная
Параллельная работа модулей	Да
Master–Slave	Да
Общая DC-шина	Да
Степень защиты модуля	IP00
Охлаждение	Принудительное воздушное
Монтаж	Внутри электротехнического шкафа

Назначение GD800-11

GD800-11 предназначен прежде всего не для автономной установки как обычный компактный частотный преобразователь, а для построения инженерной приводной системы.

Типичная структура:

Питающая сеть → выпрямительный модуль → общая DC-шина → GD800-11 → электродвигатель

К одной общей DC-шине может подключаться несколько модулей GD800-11, каждый из которых управляет отдельным электродвигателем.

Такая архитектура особенно эффективна для многодвигательных производственных линий.

Двухквадрантный режим

GD800-11 относится к двухквадрантным инверторным модулям.

Основной поток энергии:

DC-шина → инвертор GD800-11 → электродвигатель → механизм

Модуль обеспечивает управление двигателем в двигательном режиме и поддерживает соответствующие процессы торможения в рамках архитектуры общей приводной системы.

Если требуется постоянный возврат энергии обратно в питающую сеть, система комплектуется соответствующей активной рекуперативной входной частью.

Общая DC-шина

Одно из основных назначений GD800-11 — работа от общей шины постоянного тока.

Преимущества такой схемы:

• несколько двигателей могут работать от одной выпрямительной системы;
• энергия тормозящего двигателя может использоваться другими работающими двигателями внутри DC-системы;
• уменьшается количество отдельных входных выпрямителей;
• упрощается построение многоприводной системы;
• возможно масштабирование общей мощности;
• снижается объем оборудования при сложных многодвигательных проектах.

Параллельная работа модулей

GD800-11 поддерживает параллельное использование силовых модулей.

Это позволяет создавать приводные системы мощностью значительно выше мощности одного модуля.

Параллельная конфигурация применяется для:

• мощных конвейеров;
• мельниц;
• крупных вентиляторов;
• насосных агрегатов;
• подъемных машин;
• тяжелых промышленных приводов.

При параллельной работе необходимо проектировать распределение токов, DC-шину, защиту, охлаждение и управляющую архитектуру как единую систему.

Оптоволоконная связь

Связь между управляющими блоками и силовыми модулями GD800 выполняется по оптоволоконным каналам.

Преимущества:

• высокая помехоустойчивость;
• электрическая изоляция;
• устойчивость к промышленным электромагнитным помехам;
• возможность распределенного монтажа;
• надежная работа в многомодульной системе;
• поддержка Master–Slave;
• удобство построения параллельных силовых конфигураций.

Режим Master–Slave

GD800-11 может работать в согласованных многоприводных системах по принципу ведущий–ведомый.

Master–Slave применяется, когда несколько электродвигателей должны совместно приводить один механизм.

Примеры:

• длинные ленточные конвейеры;
• многодвигательные подъемные механизмы;
• портальные краны;
• крупные транспортирующие установки;
• металлургические технологические механизмы.

Ведущий привод формирует основное задание, а ведомые модули работают согласованно с ним.

V/F-управление

Скалярное управление V/F предназначено для относительно простых нагрузок.

Применяется для:

• насосов;
• вентиляторов;
• вспомогательных приводов;
• механизмов, не требующих высокой точности регулирования момента.

Бессенсорное векторное управление

Векторное управление без энкодера обеспечивает более точный контроль двигателя по сравнению со стандартным V/F.

Основные характеристики:

Параметр	Значение
Диапазон регулирования скорости	До 1:100
Точность регулирования	До ±0,5% максимальной скорости

Подходит для:

• конвейеров;
• дробилок;
• смесителей;
• тяжелых механизмов;
• технологических приводов с изменяющейся нагрузкой.

Векторное управление с обратной связью

При использовании соответствующей обратной связи GD800-11 обеспечивает более точное управление скоростью и моментом.

Параметр	Значение
Диапазон регулирования скорости	До 1:1000
Точность регулирования	До ±0,1% максимальной скорости

Такой режим используется для механизмов, где требуется:

• работа на очень низкой скорости;
• высокая точность;
• стабильный момент;
• синхронная работа нескольких приводов;
• точное управление технологическим процессом.

Перегрузочная способность

GD800-11 рассчитан на тяжелые промышленные нагрузки.

Перегрузка	Продолжительность
150% номинального тока	60 секунд
180% номинального тока	10 секунд
200% номинального тока	1 секунда

Высокая перегрузочная способность особенно важна при:

• тяжелом запуске;
• резком изменении нагрузки;
• работе конвейеров;
• подъеме грузов;
• работе дробильных установок;
• металлургических приводах.

Тяжелый и облегченный режим нагрузки

Для моделей GD800-11 предусматриваются два варианта применения:

Heavy Load — тяжелая нагрузка

Предназначена для механизмов с высоким пусковым моментом и повышенной перегрузкой.

Применение:

• конвейеры;
• дробилки;
• подъемные механизмы;
• смесители;
• экструдеры;
• тяжелые технологические машины.

Light Load — облегченная нагрузка

Предназначена преимущественно для механизмов с переменным моментом.

Применение:

• насосы;
• вентиляторы;
• дымососы;
• системы циркуляции воздуха и жидкости.

Один и тот же модуль может иметь разные допустимые мощности в тяжелом и облегченном режиме.

Пример мощности GD800-11-0004-4

Параметр	Тяжелая нагрузка	Облегченная нагрузка
Мощность двигателя	4 кВт	5,5 кВт
Входной ток	13,5 А	19,5 А
Выходной ток	9,5 А	14 А

Это означает, что выбор GD800-11 необходимо выполнять не только по мощности двигателя, но и по характеру нагрузки.

Пример GD800-11-05R5-4

Параметр	Тяжелая нагрузка	Облегченная нагрузка
Мощность	5,5 кВт	7,5 кВт
Входной ток	19,5 А	25 А
Выходной ток	14 А	18,5 А

Пример GD800-11-07R5-4

Параметр	Тяжелая нагрузка	Облегченная нагрузка
Мощность	7,5 кВт	11 кВт
Входной ток	25 А	32 А
Выходной ток	18,5 А	25 А

Конструктивные типоразмеры

Силовые модули GD800-11 выпускаются в нескольких конструктивных типоразмерах.

Используются модульные корпуса различных размеров в зависимости от мощности.

Конструкция предусматривает:

• компактное размещение внутри шкафа;
• удобную установку;
• быстрый демонтаж силового модуля;
• удобство сервисного обслуживания;
• возможность построения параллельной системы.

Для крупных модулей применяется конструкция, упрощающая извлечение и обслуживание силового блока.

Степень защиты IP00

Сам модуль GD800-11 имеет открытое исполнение IP00 и предназначен для монтажа внутри электротехнического шкафа.

Он не предназначен для отдельной установки непосредственно в производственном помещении без соответствующего корпуса.

В зависимости от проекта готовая система может выполняться в шкафном исполнении с более высокой степенью защиты.

Охлаждение

Модули оснащаются принудительной системой воздушного охлаждения.

При проектировании шкафа необходимо учитывать:

• расход охлаждающего воздуха;
• суммарные тепловые потери;
• расположение воздуховодов;
• температуру внутри шкафа;
• расстояния между модулями;
• возможность технического обслуживания вентиляторов.

Повышенный ресурс компонентов

Конструкция GD800 ориентирована на длительную промышленную эксплуатацию.

Особое внимание уделяется ресурсу:

• силовых модулей;
• вентиляторов;
• конденсаторов DC-шины;
• управляющей электроники.

Для непрерывных производственных процессов это снижает риск незапланированных остановок при правильном техническом обслуживании.

Промышленные интерфейсы

В составе системы Goodrive800 предусмотрен:

• RS-485.

Дополнительно могут использоваться:

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

Интерфейсы позволяют интегрировать привод в:

• ПЛК;
• SCADA;
• DCS;
• HMI;
• центральную систему управления производством.

Функции безопасности

В архитектуре Goodrive800 могут использоваться функции:

• STO — Safe Torque Off;
• SS1 — Safe Stop 1;
• SLS — Safely Limited Speed;
• SBC — Safe Brake Control.

Конкретный набор зависит от используемого управляющего оборудования и конфигурации системы.

Мониторинг температуры двигателя

Возможно применение дополнительной платы контроля температуры двигателя через термистор.

Это позволяет:

• контролировать температуру обмоток;
• предотвращать перегрев;
• выполнять защитное отключение;
• повысить надежность электропривода.

Защита DC-шины

Для многомодульных систем предусматривается защита общей DC-шины плавкими предохранителями.

При многошкафном исполнении отдельно защищаются:

• положительная DC-шина;
• отрицательная DC-шина.

Правильная координация защит особенно важна при больших токах и параллельной работе нескольких модулей.

Двойное питание управляющих цепей

Управляющие цепи системы могут получать питание от отдельного внешнего источника.

Это позволяет в соответствующей конфигурации сохранять:

• связь;
• диагностику;
• мониторинг состояния;
• работу управляющей электроники

даже при отключении основной силовой части.

Области применения

Металлургия

• Прокатные станы.
• Рольганги.
• Намоточные механизмы.
• Многодвигательные линии.
• Транспортировка металла.

Крановые системы

• Мостовые краны.
• Козловые краны.
• Портальные краны.
• Подъемные лебедки.
• Многодвигательные механизмы подъема.

Горнодобывающая промышленность

• Ленточные конвейеры.
• Дробилки.
• Мельницы.
• Подъемное оборудование.
• Насосные установки.

Портовое оборудование

• Контейнерные перегружатели.
• Портальные краны.
• Судопогрузочные механизмы.
• Ленточные конвейеры.

Нефтегазовая промышленность

• Насосные агрегаты.
• Компрессоры.
• Транспортирующие механизмы.
• Технологические приводы.

Энергетика

• Дымососы.
• Вентиляторы.
• Насосы.
• Мощные вспомогательные приводы.

Целлюлозно-бумажное производство

• Бумагоделательные машины.
• Намотка.
• Размотка.
• Согласованные приводы секций линии.

Испытательные стенды

• Стенды электродвигателей.
• Динамометрические системы.
• Нагрузочные машины.
• Приводные испытательные установки.

Когда выбирать GD800-11

GD800-11 рекомендуется, когда требуется:

• модульный привод;
• общая DC-шина;
• несколько электродвигателей;
• параллельное соединение силовых модулей;
• высокая мощность;
• тяжелый режим работы;
• высокий пусковой момент;
• Master–Slave;
• точное векторное управление;
• централизованный выпрямитель;
• возможность масштабирования системы;
• высокая ремонтопригодность.

GD800-11 и GD800-16 — отличие

Параметр	GD800-11	GD800-16
Тип	Инверторный модуль	Готовый шкаф с инвертором
Корпус	IP00	Шкафное исполнение
Установка	В шкаф заказчика	Комплектный шкаф
DC-шина	Подключается в составе проекта	Выполнена в шкафной системе
Основное назначение	Создание собственной модульной системы	Готовое шкафное приводное решение
Гибкость конфигурации	Максимальная	Выше готовность к эксплуатации

Рекомендации по подбору

Для выбора GD800-11 необходимо учитывать:

1. Мощность двигателя.
2. Номинальный ток двигателя.
3. Класс напряжения.
4. Тяжелую или облегченную нагрузку.
5. Требуемую перегрузку.
6. Пусковой момент.
7. Необходимую скорость.
8. Требования к точности.
9. Необходимость энкодера.
10. Количество двигателей.
11. Суммарную мощность всей системы.
12. Параметры DC-шины.
13. Тип выпрямительной части.
14. Необходимость рекуперации.
15. Количество одновременно работающих приводов.
16. Количество одновременно тормозящих приводов.
17. Необходимость параллельной работы модулей.
18. Master–Slave.
19. Требуемые промышленные протоколы.
20. Условия охлаждения шкафа.
21. Температуру эксплуатации.
22. Требования функциональной безопасности.

Важный принцип подбора

GD800-11 нельзя правильно подобрать только по мощности двигателя в кВт.

Необходимо определить:

режим нагрузки → номинальный ток двигателя → требуемую перегрузку → напряжение DC-шины → архитектуру выпрямителя → количество модулей → условия охлаждения.

Для многодвигательной системы также рассчитывается суммарная мощность общей DC-шины.

Расшифровка GD800-11

Код	Значение
GD	Goodrive
800	Инженерная модульная серия
1	Двухквадрантный преобразователь
1	Модульное исполнение

Например:

GD800-11-0004-4

Код	Значение
GD800	Серия Goodrive800
11	Двухквадрантный инверторный модуль
0004	Мощность 4 кВт в тяжелом режиме
4	Класс напряжения 380 В

Помощь в подборе оборудования

Для расчета системы GD800-11 желательно предоставить:

• количество электродвигателей;
• фотографии шильдиков;
• мощность каждого двигателя;
• номинальные токи;
• напряжение;
• тип механизмов;
• нагрузочные характеристики;
• режим работы;
• максимальный пусковой момент;
• необходимые диапазоны скорости;
• необходимость энкодеров;
• режимы торможения;
• требования к рекуперации;
• схему существующей силовой системы;
• требования к промышленной связи;
• условия установки шкафа.