Разработки American Superconductor в области силовой электроники
2008, Tом 5, выпуск 3
Тематика: Зарубежные фирмы и их разработки
Мы уже неоднократно писали о разработке и создании компанией American Superconductor (AMSC) различных ВТСП электротехнических устройств: электродвигателей, генераторов, синхронных ком-пенсаторов и т.д. Однако, во многих случаях, для того чтобы по настоящему эффективно использовать ВТСП электротехнику (в особенности электрические машины) необходимы надежные, компактные и экономичные преобразовательные агрегаты. Компания AMSC прикладывает значительные усилия в области разработки современной силовой электроники, которая может работать совместно как с ВТСП, так и с обычным электрическим оборудованием.
Динамические компенсаторы D-VAR
Компания American Superconductor (AMSC) недавно объявила, что получила два заказа на динамические компенсаторы D-VAR(R). Один из компенсаторов будет установлен на подстанции компании Entergy Mississippi, Inc., входящей в Entergy Corporation и обеспечивающей электроэнергией 2,7 миллиона клиентов в Арканзасе, Луизиане, Миссисипи и Техасе. Всего компания AMSC получила более 60 заказов на динамические компенсаторы. Клиентами AMSC являются более 20 энергетических компаний со всего мира.
Рис. 1. Динамический компенсатор D-VAR на трейлере.
Динамические компенсаторы D-VAR являются эффективным и экономичным решением для компен-сации реактивной мощности и улучшения качества напряжения в распределительных сетях и на промышленных объектах. Пропускная способность электрических сетей часто ограничена условиями стабильности. Использование в динамических компенсаторах D-VAR быстродействующих преобразовательных модулей PowerModule на основе IGBT транзисторов (рис. 2) позволяет практически мгновенно гасить возмущения в сети путем коммутации конденсаторных батарей. Динамические компенсаторы D-VAR во многих случаях способны улучшить качество энергоснабжения путем:
· компенсации реактивной мощности в передающих и распределительных сетях;
· регулирования уровня напряжения, в том числе в ветроэнергетике;
· увеличения пропускной способности сетей;
· борьбы с падением напряжения – промышленность, ветроэнергетика.
Таблица 1. Основные характеристики динамического компенсатора D-VAR.
Корабельные преобразовательные агрегаты на базе PowerModule
Компания AMSC объявила о получении первых заказов на преобразовательные агрегаты на базе PowerModule для питания ходовых электродвигателей судов. Преобразовательные агрегаты на базе PowerModule будут установлены на борту трех мега-яхт и одного речного теплохода, которые сейчас строятся в Европе.
Преобразователи на базе PowerModule обладают высокой мощностью (до 400 кВт в одном модуле), компактны и легко программируются, что позволяет использовать их во многих приложениях. Интеграция преобразователей PowerModule и судового электрооборудования позволит повысить его надежность и поднять КПД всей силовой установки. По словам генерального директора коммерческого отдела AMSC Power Systems Чака Станкевича: "Использование печатной платы особой конструкции для преобразователей мощностью в сотни киловатт уникально. Этот подход позволяет нам объединять микропроцессор с конвертером и программировать систему под любые потребности клиента".
Базовым элементом преобразовательного агрегата является преобразовательный модуль (рис. 2) на основе IGBT транзисторов, помимо них в состав модуля входит также фильтр, датчики тока, напряжений и температуры. Охлаждение преобразовательного модуля может быть как воздушное, так и жидкостное. Отдельные преобразовательные модули могут соединяться вместе подобно детским кубикам, что позволяет легко собрать преобразовательные агрегаты различных типов: AC-AC, AC-DC, DC-DC или DC-AC. С управляющим модулем преобразовательные модули соединяются через цифровой оптический CAN интерфейс. На рис. 3 показана схема преобразовательного агрегата для питания корабельного ходового электродвигателя, выполненная из нескольких преобразовательных модулей. КПД одиночного преобразователя PowerModule на сегодня самый высокий среди представленных на рынке преобразователей мощностью от 60 до 750 кВт.
Таблица 2. Основные характеристики преобразовательных модулей PowerModule
Компания AMSC занимается разработкой преобразовательных агрегатов на базе PowerModule начиная с 2000 г, за прошедшее время по всему миру было продано несколько тысяч устройств для совместной работы с ветряными генераторами, гидрогенераторами, топливными элементами, системами стабилизации выходного напряжения, импульсны-ми источниками питания для военного применения. Дальнейшее развитие технология PowerModule получила в совместной программе Power Electronics Building Blocks компании AMSC и военно-морского флота США.
Рис. 2. Схема одиночного преобразовательного модуля PowerModule.
Рис. 3. Из нескольких PowerModule собран преобразовательный агрегат для питания многофазного корабельного ходового электродвигателя
- Superconductor Week, 22, n. 3, 6 (2008).
- www.amsc.com.