Modulární koncepce měničů pro vysoké napětí

Siemens představil novou koncepci měničů pro vysoké napětí, jejímž základem jsou modularita a snadná přizpůsobivost. V budoucnu díky jednotnému stavebnicovému systému umožní vytvářet měniče s odlišnou strukturou přesně odpovídající konkrétním požadavkům. Tento koncept otevírá měničům pro vysoké napětí nové oblasti použití v náročných úlohách, kupř. při připojování větrných elektráren, v ocelářském průmyslu aj. Nová koncepce stavebnicových měničů pro vysoké napětí je založena na využití víceúrovňové vnitřní topologie měniče s názvem „Modular Multilevel Converter“ (M2C). Přínosem pro uživatele jsou vyšší spolehlivost a dostupnost měničů spolu s menším zkreslením napájecí sítě. Inovovaná koncepce měničů sleduje trend vyžadující zařízení se stále většími jmenovitými výkony a současně nabízí možnost snadno vytvářet jednoúčelové měniče pro náročné úlohy ve velmi širokém rozmezí jmenovitých výkonů. VYSOKÁ VARIABILITA Základním principem je schopnost jednotného stavebnicového systému s využitím univerzálních komponent (submodulů) variabilně vytvářet známé i nové struktury měničů podle konkrétní zakázky. Výchozím prvkem je přitom nová víceúrovňová stavebnicová struktura měniče označená jako topologie „Modular Multilevel Converter“ (M2C). Zatímco při tradičním přístupu je k pokrytí širšího spektra úloh nutné mít k dispozici mnoho různých jednotlivých měničů, topologie M2C je založena na využití většího počtu identických submodulů zapojených v sérii. Volbou počtu submodulů a způsobu jejich uspořádání tak lze stavebnicově sestavovat jednotlivé měniče pro vysoké napětí s různými výkonovými parametry podle konkrétní potřeby. Uspořádání je v zásadě takové, že měnič dále spolehlivě pracuje i při poruše jednotlivého submodulu. Víceúrovňové měniče založené na tomto principu nabízejí jemné odstupňování napětí i výkonu. Díky zachování vysoké kvality napájecí sítě minimálně namáhají jak přívodní vodiče, tak i motor. Snadná realizace redundance navíc zajišťuje vysokou dostupnost zařízení. Vzpomenutý ocelářský průmysl tak může těžit ze zvýšené spolehlivosti a dostupnosti měničů a také z jejich menšího zpětného vlivu na napájecí síť. To je důležité zejména při použití dlouhých přívodních kabelů, event. v případě slabých rozvodných sítí, kdy jsou tradiční měniče použitelné jen omezeně. Další předností měničů pro vysoké napětí s novou modulární koncepcí je jejich vyšší odolnost při použití ve slabých sítích. Měnič kupř. umožňuje připojit mnohamegawattovou pobřežní farmu větrných elektráren přímo k veřejné síti, bez nutnosti nasazovat složité síťové odrušovací filtry a transformátory. Nové měniče pro vysoké napětí jsou také mnohem hospodárnější než dosud používaná zařízení napájená nízkým napětím. Rozbor provedený u větrné elektrárny se jmenovitým výkonem 3 MW ukázal, že při aplikaci nového účinnějšího měniče může elektrárna dodat do sítě za rok asi o 24 000 kWh elektrické energie více než při tradičním uspořádání. Při extrapolaci na farmu s 50 takovými soustrojími to znamená, že z ní lze zásobovat elektřinou o cca 400 domácností více než dosud. K potenciálním oblastem využití modulární techniky patří také přílivové elektrárny využívající energii mořských vln. PILOTNÍ PROJEKTY V LODNÍM PRŮMYSLU Díky modulárním měničům pro vysoké napětí s topologií M2C se otevírají nové oblasti využití měničů také v lodním průmyslu, kupř. u hřídelových generátorů dodávajících elektrickou energii pro palubní síť z hlavního lodního dieselového motoru. Jedním z prvních zákazníků, kteří tento systém měniče použili, je firma SAM Electronics, věnující se integraci systémů. Měniče s topologií M2C pracují také na nových obřích kontejnerových lodích. Přístroje odebírají elektrickou energii z hřídelového generátoru a přímo, bez mezilehlých transformátorů a filtrů, napájejí palubní síť vysokého napětí. Nová topologie umožňuje realizovat měniče pro jmenovité výstupní napětí v rozmezí od 2,3 do 7,2 kV a proud od 500 do asi 1000 A. Speciálně při použití na lodích nový měnič odpovídá všem obvyklým požadavkům kladeným na palubní zařízení, pokud jde o odolnost proti přetížení a chování při zkratu. /js/