Tecniche di Rigenerazione

[claudiocap]

Esiste una documentazione o qualcuno che possa descrivermi le tecniche di rigenerazione usate nei vari sistemi?

Sono principalmente interessato al Simodrive 611 ma interessato anche alle differenze tecnologiche con altri sistemi.

Grazie anticipatamente 

 

Claudio Capitani

[SandroCalligaro]

Cosa intendi con "tecniche di rigenerazione"? L'immissione di energia in rete, durante la frenatura di un azionamento?

[claudiocap]

Sì Sandro, sarei interessato a capirne il funzionamento.

Claudio

[SandroCalligaro]

Scusa il ritardo...

 

Che io sappia, per gli azionamenti ed in generale per i sistemi trifase ci sono poche variazioni sul tema, più o meno tutti gli Active Front End sono inverter trifase classici, con l'aggiunta di un filtro passa basso (tipicamente L-C-L) verso la rete.

È la stessa cosa che si fa negli inverter per fotovoltaico.

 

Il controllo regola normalmente la tensione di bus DC imponendo l'ampiezza della corrente da far circolare da o verso la rete.

La fase della corrente lato rete sarà, rispetto alla tensione, 0 o 180 gradi (cioè fattore di potenza unitario), a seconda del verso della potenza (cioè se occorre caricare o scaricare il bus DC).

 

Questo tipo di controllo diventa relativamente semplice se si applicano trasformazioni di coordinate come quelle che si applicano nel controllo motore (come se la tensione di rete fosse la tensione indotta di un motore sincrono, ad esempio).

Per questo motivo, di solito, a differenza degli inverter per controllo motore, in questo caso si utilizzano anche misure di tensione sull'uscita dell'inverter (cioè lato rete).

[Livio Orsini]

Anni fa si era usato un modo un po becero per recuperare in rete l'energia in surplus sul DC Bus per grossi inverters.

Si alimentava l'inverter tramite un ponte a SCR semicontrollato e reversibile. Si considerava il DC Bus come un motore cce quando c'era rigenerazione si effettuava il recupero in rete.

Non so se questa tecnica è ancora usata.

[SandroCalligaro]

Grazie Livio, stavo per dimenticare una cosa importante!

 

A suo tempo forse quella che citi era l'unica soluzione economicamente e tecnologicamente fattibile.

 

Una soluzione dello stesso tipo (anche se ad IGBTo IGCT), ancora in uso (è relativamente recente), è il cosiddetto Fundamental Frequency Front-End (F3E).

In quel caso la commutazione avviene alla frequenza di rete (e non quindi in PWM). Le velocità di commutazione richieste e le perdite per commutazione sono molto più basse rispetto al caso PWM, si riesce a fare rigenerazione comunque, ma il contenuto armonico della corrente di linea è enormemente più alto, a parità di filtro.

Probabilmente questa è ancora l'unica soluzione possibile al di sopra di una certa potenza (salvo utilizzare paralleli di più inverter).

 

Nei sistemi anche di grossa potenza (qualche MW, ma fino alla decina) e anche in media tensione (qualche kV) dalle informazioni che ho su installazioni recenti credo si usino molto gli Active Front-End (AFE), come dicevo sopra.

Il vantaggio è grosso, perché si può ottenere anche l'assorbimento dalla rete con fattore di potenza unitario ed armoniche molto ridotte.

Credo, anzi, che nella maggior parte dei casi sia proprio questo secondo aspetto quello più importante, visto che in alcuni impianti (ad es. acciaierie e simili) la presenza di più di un inverter di grossa potenza crea problemi notevoli sulla rete.

 

Per potenze nell'ordine di centinaia di kW o inferiori, utilizzare un AFE credo sia la soluzione più economica, anche considerando che l'HW sfrutta le economie di scala dei normali inverter (stessa elettronica o quasi).

[Livio Orsini]

In effetti erano le suluzioni per grossi inverters, dell'ordine di 100kW e più.

In questo modo si risolveva sia il problema della carica graduale dei condensatori sia la rigenerazione.

 

Se non ricordo male si usava anche la parzializzazione della tensione di rete per far seguire al DC bus la retta V/f.

Però son passati quasi ventanni e di queste problematiche me ne occupai molto marginalmente.

[claudiocap]

grazie ad entrambi, proverò a cercare della documentazione in base alle vostre indicazioni.

Claudio

[claudiocap]

Rimanendo nell'argomento, ho analizzato la componentistica di un alimentatore Simodrive della Siemens e mi ha stupito l'uso intelligente dei diodi di protezione dei moduli di potenza, ora sto cercando di capire che funzione hanno i vari circuiti.

 

Claudio

[SandroCalligaro]

Potresti postare qualche link alla documentazione?

[claudiocap]

12 ore fa, SandroCalligaro scrisse:

Potresti postare qualche link alla documentazione?

Non ho della documentazione, sto analizzando direttamente l'oggetto

 

Claudio

[SandroCalligaro]

Mi interessava capire cosa intendevi con 

uso intelligente dei diodi di protezione dei moduli di potenza

[Livio Orsini]

Anche a me

[claudiocap]

Questo Alimentatore non usa un ponte controllato, avrei dovuto capirlo subito dato che gli IGBT sono polarizzati inversamente, a raddrizzare le tre fasi sono i diodi di protezione e quindi la parte attiva lavora solo per la rigenerazione in rete della tensione di frenatura.

 

Claudio

[Livio Orsini]

23 minuti fa, claudiocap scrisse:

a raddrizzare le tre fasi sono i diodi di protezione

 

Intendi i diodi di protezione degli IGBT?

 

Se è così in rigenerazione si alza solo la tensionde dl DC bus.

E' il surplus di energia che dve essere riversato in rete s si vuole rigenerazione. Altrimenti questo surplus dve essre dissipato su carichi resistivi, oppure, nel caso di più inverters sul medesimo dc bus, può essre dissipato per alimentare motori che stanno erogando potenza meccanica.

[claudiocap]

4 ore fa, Livio Orsini scrisse:

 

Intendi i diodi di protezione degli IGBT?

 

Se è così in rigenerazione si alza solo la tensionde dl DC bus.

E' il surplus di energia che dve essere riversato in rete s si vuole rigenerazione. Altrimenti questo surplus dve essre dissipato su carichi resistivi, oppure, nel caso di più inverters sul medesimo dc bus, può essre dissipato per alimentare motori che stanno erogando potenza meccanica.

quando si alza la tensione del DC-Bus gli IGBT vengono utilizzati per rimandare energia in rete, essendo gli altri azionamenti in parallelo sul DC-Bus automaticamente usufruiscono del surplus di energia quando è presente

[Livio Orsini]

11 minuti fa, claudiocap scrisse:

quando si alza la tensione del DC-Bus gli IGBT vengono utilizzati per rimandare energia in rete, essendo gli altri azionamenti in parallelo sul DC-Bus automaticamente usufruiscono del surplus di energia quando è presente

 

No c'è un po di confusione.

 

Cosa c'è tra dc bus e rete?

Se c'è un ponte raddrizzatore l'energia del dc bjus non può essere riversata in rete. Se fosse così semplice non sarebbero necssari i gruppi di frenatura.

 

Mentre se ci sono più inverters con dc bus in comune è possibil avere scambi di energia tra un motore ed un motore che rigenera.

[SandroCalligaro]

Se ho capito bene, si tratta di un normale inverter trifase (usato come AFE), come quello che descrivevo all'inizio.

 

Negli inverter a IGBT i diodi non solo garantiscono il ricircolo (quello che chiami "protezione", immagino), ma permettono di imporre, sulla singola gamba, la tensione alta o bassa desiderata, indipendentemente dal verso della corrente.

 

È anche vero che l'inverter con IGBT spenti è comunque un raddrizzatore trifase.

Siccome solo quando la tensione di bus supera il picco della tensione di rete è possibile il controllo tramite IGBT, si potrebbe ovviamente far funzionare l'inverter da raddrizzatore a diodi, fino a quando il bus non supera una certa soglia.

Solitamente, però, se c'è l'inverter questo viene pilotato in controllo di corrente. In questo modo si riduce notevolmente il contenuto armonico anche in assorbimento, e si mantiene praticamente costante il bus (ad una tensione più alta rispetto al picco della rete).

[claudiocap]

Sandro, non ho ancora verificato se i gate vengono pilotati anche in condizioni di normale assorbimento, cioè quando non c'è surplus di energia nel DC-Bus, provo a fare un circuito per loggare i sei canali e vediamo cosa succede

Claudio

@Livio Orsini tra la rete ed il DC-Bus c'è solo il modulo IGBT (più logicamente i relè di potenza)

 

Claudio

[SandroCalligaro]

Quote

tra la rete ed il DC-Bus c'è solo il modulo IGBT (più logicamente i relè di potenza)

Non ci sono anche delle induttanze e dei condensatori di filtro?!

[Livio Orsini]

Fors è la vcchiaia ma continuo a non capire.

 

Chi raddrizza la tensione di rete per alimentare il dc bus?

 

C'è un ponte raddrizzatore?

Oppure il raddrizzamento è ottenuto tramite interruttori (IGBT) ?

[SandroCalligaro]

In ingresso, se ho capito bene, c'è un inverter trifase ad IGBT.

Gli IGBT hanno, ciascuno, il suo diodo in antiparallelo, quindi con IGBT spenti quel ponte si comporta come un raddrizzatore trifase puro e semplice.

[Livio Orsini]

4 ore fa, SandroCalligaro scrisse:

In ingresso, se ho capito bene, c'è un inverter trifase ad IGBT.

 

In altri termini c'è un invertere che è alimentato dal dc bus e genera in rete similmente agli inverters dei generatori foto voltaici.

Con IGBT inibiti i diodi di ricircolo si comportano come un ponte raddrizzatore trifase.

 

A questo punto dovrebbe esserci almeno un induttore trifase tra ponte igbt e linea.

 

Ma non sarebbe più, semplice, meno costoso e più affidabile l'uso di un ponte bidirezionale a SCR? Più affidabile non foss'altro perchè gli SCR sono intrinscamente più robusti dgli IGBT, infatti si possono proteggere con fusibili extrarapidi.

[SandroCalligaro]

Credo che il confronto, in particolare sulle armoniche di corrente in rete, sia nettamente a favore di un inverter vero e proprio, rispetto ad un ponte ad SCR.

Bisogna anche tener conto del fatto che il costo di un modulo trifase ad IGBT (quindi in pratica un inverter completo, dal punto di vista dell'HW di potenza) è piuttosto basso, gli ingombri sono molto ridotti, c'è un solo dissipatore già garantito...

 

In pratica, lavorare a frequenza alta con IGBT penso diventi più economico e permetta migliori prestazioni.

Nella mia breve esperienza non ho mai sentito parlare di ponti ad SCR in progetti nuovi.

[Livio Orsini]

8 ore fa, SandroCalligaro scrisse:

In pratica, lavorare a frequenza alta con IGBT penso diventi più economico e permetta migliori prestazioni.

 

Non posso dire nulla sulla maggiore o minore economicità, perchè son parecchi anni che non faccio più simili comparazioni.

 

Per tensioni basse, <100Vpp, attualmente LT fornisce raddrizzatori controllati che, in luogo dei soliti SCR, hanno un ponte MOS con integrato anche il controllo. Qui prezzi e prestazioni sono decisamente a favore della nuova tecnologia.

 

8 ore fa, SandroCalligaro scrisse:

Bisogna anche tener conto del fatto che il costo di un modulo trifase ad IGBT (quindi in pratica un inverter completo, dal punto di vista dell'HW di potenza) è piuttosto basso, gli ingombri sono molto ridotti, c'è un solo dissipatore già garantito...

 

Sino ad un centinaio di Amp, già dal secolo scorso, si usavano "blocchetti" ad SCR integrati. In quanto ad un unico dissipatore è sempre stata la regola anche per grossi ponti con 6 tyristori.