اینورتر

معرفی سیستم VSD:

درایوها یا همان سیستم  Variable Speed Drive که به اختصار با عنوان VSD شناخته می شوند دستگاههایی هستند که توان ورودی با ولتاژ و فرکانس ثابت را به توان خروجی با ولتاژ و فرکانس متغیر تبدیل میکنند. نکته قابل توجه این سیستم همان تغییرات همزمان ولتاژ و فرکانس جهت محدود ساختن جریان راه اندازی است که این امر موجب ثابت ماندن گشتاور راه اندازی در حد گشتاور نامی موتور می گردد.

اینورترها قادرند موتور را نرم راه اندازی کنند و موجب می شوند علاوه بر کاهش تنشهای الکتریکی روی شبکه از شوکهای مکانیکی به بار نیز جلوگیری شود . این شوکهای مکانیکی باعث استهلاک سریع قسمتهای مکانیکی ، بیرینگها و کوپلینگها و نهایتا قسمتهائی از بار می شوند. راه اندازی نرم هزینه های نگهداری را کاهش داده و به افزایش عمر مفید محرکه ها و قسمتهای دوار منجر خواهد شد.

اهداف اصلی اجرای سیستم VSD :

  • کاهش چشمگیر هزینه های احداث و طرح توسعه جایگاه ها
  •    استفاده منطقی از انرژی
  •    کاهش دیماند جایگاه های CNG
  •   کاهش لرزش و حذف شوک های مکانیکی و الکتریکی به تجهیزات
  •    افزایش ایمنی تجهیزات
  •    کاهش هزینه های جاری جایگاه

 

مزایای اجرای سیستم VSD:

  • كاهش مصرف انرژي الکتریکی جايگاه
  •    حذف بانک خازنی جایگاه
  •    حذف سافت استارتر جایگاه
  •    حذف شوک های الکتریکی و مکانیکی تجهیزات
  •    افزايش ضريب ايمني جايگاه به علت افزايش سيستم هاي حفاظتي
  •    کاهش قدرت قرارداد و ظرفیت ترانس جایگاه
  •    امکان راه اندازی 2 تجهیز با ظرفیت متوسط با ترانس هوایی
  •    عدم تداخل با سيستم هاي حفاظتي و كنترلي موجود در جایگاه
  •    امكان اتصال به شبكه هاي صنعتي و  اسکادا (توسط پورت ارتباطي) RS 485
  •    کاهش تاثیر نوسانات شبكه الكتريكي بر روی الکترو موتور کمپرسور
  •    عدم نیاز به سرویس و نگهداری خاص تجهیزات
  •    کاهش ظرفیت تجهیزات برق قدرت شامل کلیدها ، فیوزها وکابل و . . .

 

نحوه راه اندازی كمپرسورهای  CNG در شرايط فعلي(قبل از اجرای سیستم VSD) :

روش راه اندازی الکترو موتور این تجهیزات توسط سافت استارتر می باشد که با اين روش موتور در ابتدای راه اندازی جريانی بين 3 تا 4 برابر جريان نامي موتور را از شبکه خواهد کشید ، هر چند این شوک جریان فقط در ابتدای راه اندازی دستگاه و در مدت زمان کوتاهی می باشد (بین 8 تا 10 ثانیه) اما به دلیل همین شوک جريان می بایستی ظرفیت تجهيزات نصب شده در مدار قدرت نیز افزایش یابد تا توان تحمل جریانی بین 3 تا 4 برابر جریان نامی را نیز داشته باشد و قطعاً ظرفیت ترانس نیز می بایستی افزایش یابد و ضمناً این شوک جریانی در برخی موارد موجب اختلال در شبكه برق جایگاه و مشترکین اطراف مي گردد و علاوه بر آن بدليل اينكه كنتورهاي نصب شده جهت اندازه گيري مصرف برق به طور اتوماتيك و هر 15 تا 30 دقيقه يكبار از ميزان جريان مصرفي نمونه برداري و ثبت مي كنند ، در صورتي كه راه اندازي موتور در بين اين زمانها انجام شود ، مبلغي به عنوان جريمه نيز به هزینه برق مصرفی اضافه خواهد شد. 

 

دلیل پیشنهاد استفاده از سیستم VSD در طرح توسعه جایگاه ها:

جایگاه هایی که در حال افزایش ظرفیت و توسعه می باشند با توجه به آنکه ترانس و دیماند موجود مختص به تجهیزات اولیه جایگاه می باشد در طرح توسعه جایگاه (جهت راه اندازی هر 2 تجهیز) می بایستی از ترانس های کامپکت و زمینی با ظرفیت های بالا استفاده گردد که بخشی از زمین جایگاه ها برای این موضوع اختصاص داده می شود. این مشکل و هزینه بالای خرید ترانس های زمینی و هزینه افزایش دیماند جایگاه ها دلایلی شده است که رغبت جایگاه داران بخش خصوصی به این امر را کمتر کرده است و یا در خیلی از موارد به علت کمبود فضاهای بدون استفاده در جایگاه ها اجرای این طرح را غیر ممکن می سازد.

با اجرای سیستم VSD در جایگاه هایی که در حال توسعه می باشند کلیه مشکلات فوق مرتفع گردیده و در اکثر جایگاه ها  با ترانس موجود و بدون افزایش دیماند و تخصیص زمین (جهت نصب ترانس های زمینی) می توان طرح توسعه و افزایش ظرفیت را اجرا نمود و علاوه بر آن از کلیه مزایای سیستم VSD بهره مند گردید.

 

امکان سنجی اقتصادی طرح توسعه و احداث جایگاه های CNG بوسیله سیستم VSD

  • به دلیل اینکه موتور کمپرسور قسمت عمده مصرف انرژِی الکتریکی را در جایگاه   CNG شامل میشود لذا کاهش جریان راه اندازی آن در کاهش میزان دیماند خریداری شده  جایگاه کمک شایانی خواهد نمود.
  • با استفاده از سیستم VSD  به دلیل کاهش دیماند خریداری شده ، ظرفیت نامی ترانس حداقل یک یا دو رنج کاهش خواهد یافت
  • با استفاده از راه انداز VSD رنج پایین تر تجهیزات مسیر مدار قدرت امکان پذیر بوده و کاهش هزینه های اجرایی را در این بخش به دنبال خواهد داشت.
  • در صورت به کار بردن سیستم VSD دیگر نیازی به اصلاح ضریب قدرت نیست و به تبع آن کاهش هزینه های اجرایی را به دنبال خواهد داشت.
  • در سیستم VSD  به دلیل راه اندازی با جریان پایین ، شوکهای مکانیکی وارد بر شافت موتور و در نتیجه به کل سیستم راه اندازی کمپروسور به حداقل ممکن می رسد این مزیت در راستای استاندارد های مربوطه کمک بسیاری به کاهش لرزش های کمپروسور خواهد کرد.

قابلیت های درایو :

اکثر اینورتر های دارای ورودی ها و خروجی های متعدد به منظور ایجاد پروسه کنترلی، اعلام وضعیت و ... هستند.

اینورتر های مورد استفاده در جایگاه های CNG دارای 8 ورودی دیجیتال، دو عدد ورودی آنالوگ، 4 خروجی دیجیتال  و سه خروجی آنالوگ هستند. وضعیت عملکرد اینورتر و فرمان به آن علاوه بر ورودی ها و خروجی های فوق، توسط پورت RS 485   قابل دسترسی می باشد.

حفاظت های اینورتر :

حفاظت در مقابل اضافه بار (Overload Protection)

حفاظت در مقابل توالي معكوس فازها و دو فاز شدن

حفاظت در مقابل افزايش حرارت سيم پيچ هاي موتور كه از طريق سنسورهاي حرارتي انجام مي گردد (Motor Overheat)

حفاظت در مقابل كاهش ولتاژ ( Low Voltage)

حفاظت در مقابل افزایش ولتاژ (Over Voltage)

حفاظت در مقابل جریان زیاد (Over Current )

حفاظت در مقابل عبور جریان غیر عادی از اتصال زمین( Ground Fault)

حفاظت در مقابل افزايش حرارت اینورتر  Inverter Overheat

حفاظت در مقابل قطع یکی از فازهای خروجی  Output Phase Open

-اعلام :

خطای شبکه Communication Error

از بین رفتن رفرنس سرعت Loss of Speed Command

خطای سخت افزار Hardware Fault

جدول مقایسه اینورتر و سافت استارتر :

آیتم Soft starter Inverter
جریان راه اندازی 2 تا 4 برابر جریان نامی الکترو موتور کمتر از جریان نامی الکتروموتور
گشتاور راه اندازی 25 درصد گشتاور ماکزیمم برابر گشتاور ماکزیمم
روش کنترل Voltage control V/F Sensorless Vector Slip Compensation Easy Start Selectable
ساختار سیستم استفاده از تریستور و کنتاکتور بای پس استفاده از تریستور، دیود، خازن،  IGBT
حفاظت ها Low voltageMotor overheatPhase controlOver load Overload ProtectionMotor OverheatPhase controlLow VoltageOver VoltageOver CurrentGround FaultInverter OverheatOutput Phase OpenCommunication ErrorLoss of Speed CommandHardware Fault
معایب             
  • ایجاد فلیکر در شبکه
  • اتصال مستقیم یک فاز به الکتروموتور و نبود ایمنی بالا
  • محدودیت در تعداد دفعات راه اندازی به علت حرارت بالا
  • گشتاور پایین
  • استهلاک بالا (تعمیرات و نگهداری)
  • نیاز به استفاده از تجهیز با یک رنج بالاتر
  • گشتاور راه اندازی پایین
  • هزینه اولیه بالا
  • نیاز به فیلترهای هارمونیک

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

برخی از استانداردهای بین المللی این سیستم به شرح ذیل می باشد:

Council Directive(s) to which conformity is declared:

CD 73/23/EEC and CD 89/336/EEC                            

Units are certified for compliance with:

EN 61800-3/A11 (2000)    EN 61000-4-4/A2 (2001)   EN 61000-4-5/A1 (2001)

EN 61000-4-2/A2 (2001)   EN 61000-4-3/A2 (2001)   EN 61000-4-6/A1 (2001)

EN 55011/A2 (2002)         EN 50178 (1997)              IEC/TR 61000-2-1 (1990)

EN 61000-2-4 (1994)        EN 60146-1-1/A1 (1997)