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ABINEE TEC 2005ABINEE TEC 2005
Automação
Acionamentos de Motores de Média Tensão, com Transistores de Alta
Tensão - Uma Nova Tecnologia
Norton Petry Gerente de Desenvolvimento
WEG Automação Ltda.
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ABINEE TEC 2005
Quem somosQuem somos……
Genuinamente Genuinamente BBRRAASSIILLEEIIRRAA fundada em 1961
Presença nosPresença nos 5 5 continentes continentes ((exportaexportadesdedesde 1970)1970)
Líder na América Latina Líder na América Latina emem soluçõessoluçõesindustriaisindustriais
Referência mundialReferência mundial
Empresa capitalizadaEmpresa capitalizada, , constituída sobreconstituída sobresólidos alicercessólidos alicerces
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ABINEE TEC 2005
SoluçõesSoluções em em SSistemas istemas IIndustriaisndustriais
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ABINEE TEC 2005
LinhaLinha de de MotoresMotores MT WEGMT WEG
Até 22.000kW220 a 13.800V
Linha Master Linha H
Até 3.150kW
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ABINEE TEC 2005
MercadoMercado de de Motores Motores MT WEGMT WEG
Tensão de rede 3000...3450 V
13%Tensão de rede 4000...4160 V
69%
Tensão de rede 2000...2400 V
18%
% para cada tensão
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ABINEE TEC 2005
Soluções atuais de Soluções atuais de inversores para 4160Vinversores para 4160V
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ABINEE TEC 2005
Corrente Imposta PWMCorrente Imposta PWM(PWM = modulação por largura de pulso)(PWM = modulação por largura de pulso)
•12 SGCTs 6,5kV no inversor•18 SCRs no retificador•Dimensões 2250cv: 3100x1000x2318mm (156%volume)
} 30 (100%)
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ABINEE TEC 2005
Tensão imposta 3 níveis com Tensão imposta 3 níveis com IGCTsIGCTs
• 12 IGCTs 6,0kV e 6 diodos no inversor• 2 IGCTs de proteção• 12 diodos no retificador
} 32(107%)
• Dimensões 2250cv: 3000x900x2005mm (118% volume)
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ABINEE TEC 2005
Tensão imposta 3 níveis Tensão imposta 3 níveis IGBTsIGBTs
• 36 IGBTs 3,3kV no inversor• 12 diodos no retificador• Dimensões 2250cv: 2418x1259x2300mm (152% volume)
} 48 (160%)
+
0
-
M3 ~
Retificador de entrada
Link cc Inversor 3 níveis
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ABINEE TEC 2005
Tensão imposta com 3 células HTensão imposta com 3 células H
• 24 IGBTs 3,3kV e 12 diodos no inversor• 72 diodos no retificador } 108 (360%)
• Transformador integrado com 36 conexões em 12 enrolamentos secundários isolados
• Dimensões 2250cv: 4166x1257x2288mm (260% volume)
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ABINEE TEC 2005
Solução WEG: Solução WEG: inversores MVWinversores MVW--0101
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ABINEE TEC 2005
Tensão imposta 3 níveis com Tensão imposta 3 níveis com IGBTsIGBTs 6,5kV6,5kV
Retificador De entrada
Link cc Inversor 3 níveis Filtro
(opcional)
• 12 IGBTs 6,5kV e 6 diodos no inversor• 12 diodos no retificador }30 (100%)
• Dimensões 2250cv: 2400x960x2000mm (100% volume)
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ABINEE TEC 2005
Comparativo semicondutores Comparativo semicondutores de potenciade potencia
Componente DescriçãoOperaçãoDiodo
Circuito de disparo integrado com tiristor de comutação tipoGTO. Controla o fluxo de corrente positiva e conduz corrente negativa.Bloqueia tensão positiva.
SCR(tiristor)
Corrente de gatilho dispara a condução de corrente positiva. Desliga quando a corrente zera.
IGCT(tiristor com gatilho
integrado)
Conduz corrente positiva
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ABINEE TEC 2005
Comparativo semicondutores Comparativo semicondutores de potenciade potencia
Componente DescriçãoOperação
Tensão no gatilho comandao fluxo de corrente positiva.Conduz corrente negativa.Bloqueia tensão positiva.
Equivalente ao IGCT, porémnão conduz corrente negativae bloqueia tensão positiva enegativa.
SGCT(tiristor simétrico com
gatilho integrado)
IGBT(transistor com gatilho isolado)
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ABINEE TEC 2005
Comparação do disparo e Comparação do disparo e chaveamentochaveamento
IGCT, SGCT
Curta duração mas alta intensidade
(1000A)
Corrente
Corrente disparo
Tensão
Tensão
Corrente
mais rápido
intensidade (3A)
Corrente disparo
IGBT
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ABINEE TEC 2005
Fotos do IGBT e IGCTFotos do IGBT e IGCT
• IGCT 6,0kV com disparo integrado• IGBT 6,5kV com placa de disparo
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ABINEE TEC 2005
Vantagens do IGBT de alta Vantagens do IGBT de alta tensãotensão
• Módulo com base isolada, facilitando a construção mecânica • Robustez contra curto-circuito e sobre corrente• Circuito de disparo simplificado• Coeficiente de temperatura positivo da tensão de saturação,• facilitando o paralelismo• Base isolada com a liga AlSiC permitindo longa vida útil com ciclagem
térmica• O IGBT em tensões menores (600,1200 e 1700V) tornou-se atualmente
o padrão para inversores de baixa tensão (220,440 e 690Vca).Esta tendência está também sendo observada para os inversores demédia tensão.
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ABINEE TEC 2005
Inversor MVWInversor MVW--0101
• Tensões:3300, 4160Vca• Potências: de 500 a 2250cv• Em desenvolvimento : - 2300Vca
- até 4000cv
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ABINEE TEC 2005
Inversor MVWInversor MVW--0101
Proteção de Entrada
Transformador Defasador
Inversor de Freqüência MT
Motor Elétrico
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ABINEE TEC 2005
Inversor MVWInversor MVW--0101
Proteção de Entrada
• Proteção segura para o conjunto
• Disjuntor motorizado (fecham. e abertura)
• Proteções (máx. e mín.)
• Totalmente intertravado com o Inversor
• Fornecimento WEG ou existente
• Instalado em qualquer local
• Inversor mais compacto
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ABINEE TEC 2005
Inversor MVWInversor MVW--0101
•• Baixa Distorção Harmônica
•• Alto Fator de Potência
Transformador Defasador
• Tensão de rede diferente do motor
• Trafo a óleo ou a seco
• Fornecimento WEG ou existente
• Instalado em qualquer local
• Inversor mais compacto
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ABINEE TEC 2005
Inversor MVWInversor MVW--0101
Inv. Freqüência MVW01
• Tecnologia de última geração (HV IGBT 6,5kV)
• Mais compacto do mercado
• Número reduzido de componentes
• Maior confiabilidade
• Rendimento alto (>98%)
• Capacitores de filme plástico - longa vida útil
• Fácil e rápida manutenção
• Refrigeração a ar
• Programação simples (mesma CFW09)
• IHM igual CFW09 (matricial opcional)
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ABINEE TEC 2005
Inversor MVWInversor MVW--0101
• Fornecimento WEG ou existente
• Compatível com motor existente
• Longas distâncias de cabos
• Sem pulsação de torque (tecnologia PPO)
• Topologia 3/5 níveis
• Alta performance Velocidade/Torque
• Totalmente protegido pelo Inversor MVW01
• Baixo nível de ruído
Motor Elétrico
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ABINEE TEC 2005
Inversor MVWInversor MVW--0101
•• Intertravamento eletromecânico com disjuntor principal
•• Travamento mecânico das colunas de potência
• Segurança
Travamento mecânico
•• Impossível abrir colunas de potência energizadas
•• Aterramento automático dos capacitores do link DC
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ABINEE TEC 2005
Inversor MVWInversor MVW--0101Interface fibra óptica
• Fibra óptica entre potência e controle
• Drives / feed-backs / monitorações
•• Segurança
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ABINEE TEC 2005
Inversor MVWInversor MVW--0101
• Braços de potência extraíveis
Braços IGBT extraíveis
•• Drives / feed-backs / monitorações (fibra óptica)
• Conexões de controle simples
• Segurança
• Conexões de potência através de garras (dupla)
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ABINEE TEC 2005
Inversor MVWInversor MVW--0101
• Inserção / Extração rápida dos braços de potência
Carro para extração
•• Movimentação fácil e segura
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ABINEE TEC 2005
Técnicas de modulação: Técnicas de modulação: SVM ou PPOSVM ou PPO
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ABINEE TEC 2005
Harmônicas em SVMHarmônicas em SVM
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ABINEE TEC 2005
Harmônicas em PPOHarmônicas em PPO
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ABINEE TEC 2005
Modulador PPOModulador PPO
SELETOR DE PULSOS
MODULADOR
P(m,N)
Ud
= ~
M3 ~
ωs ss
)arg(ur
urur
Tabelas PPO
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ABINEE TEC 2005
Controle de trajetória do fluxoControle de trajetória do fluxo
PULSOSOTIMIZADOS
SELETOR DE PULSOS
MODULADOR
P(m,N)
Ud
= ~
M3~
ωs ss
us
P'(m,N)
)arg(ur
urur
CONTROLE DE TRAJETÓRIA
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ABINEE TEC 2005
Controle de trajetória do fluxoControle de trajetória do fluxo
Ref 1 – Sobre CompensaçãoRef 2 – Sem ControleRef 3 – Ajuste Ótimo
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ABINEE TEC 2005
Controle V/FControle V/F
= ~
M3 ~
us
is
V/FωR
CONTROLE DE ESCORREGAMENTO
I x R COMPENSADOR
Ud
MODULADOR
ωu
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ABINEE TEC 2005
Controle Vetorial com Controle Vetorial com EncoderEncoder
ωR=
~
M3 ~
-
MODULADOR
us
CONTROLE DE VELOCIDADE
MODELO DA
MÁQUINA
ω
CONTROLE COMPLEXO
ψR ψS
Ud
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ABINEE TEC 2005
Dinamômetro 3000cvDinamômetro 3000cv
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ABINEE TEC 2005
Motor 2000cvMotor 2000cv
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ABINEE TEC 2005
LogLog de Errosde Erros
• Erros divididos em Falhas e Alarmes
• Log dos 100 últimos Erros com registro de data e hora e máquina de estados no momento do erro
• Função mini-trace: armazenamento automático dos parâmetros de leitura relevantes em caso de Erro
Último Erro:
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ABINEE TEC 2005
FunFunçãção o TraceTraceDescrição:
• A função trace é usada para registrar parâmetros (ex. corrente, tensão, velocidade) do MVW-01 quando ocorre um determinado evento no sistema (ex. alarme/falha, corrente alta, etc.).
Características:
• Todos os parâmetros podem ser registrados (exceto P000);
• Todos os parâmetros podem ser usados como trigger;
• Possui oito (08) canais sincronizados simultaneamente;• Memória para armazenamento variável (de 30,4 kword até 242,8
kword);• Sampling time programável (múltiplo inteiro de 500 µs);
• Pré-trigger programável (0 a 100%);
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ABINEE TEC 2005
FunFunçãção o TraceTraceAcesso aos Dados (PC):
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ABINEE TEC 2005
FunFunçãção o TraceTraceAcesso aos Dados (AO´s):