最近核電廠升級的趨勢是更換用變頻驅動器（VFD）驅動反應堆循環泵的電動發電機組（MG）。西門子首次在該行業應用VFD，始於2000年，在Browns Ferry核電站安裝了6個VFD。VFD的使用繼續擴大，最近在美國的幾家工廠完成了升級，包括佐治亞州的Hatch核電站。
MG組最初用於驅動反應堆循環泵（圖1）。它們的目的是通過改變泵速並因此改變流體流過沸水反應器的速率來控制反應器的反應性。如今，採用VFD改裝的泵可實現更精確的速度控制，並有可能實現高於60 Hz線路頻率設定的速度（和流體流量）。另外一個好處是由VFD驅動的AC感應電機的組合，這導致比MG組更有效的組合。當需要低功率操作時，VFD可以提供非常慢的加速率。由於提高泵速會提高反應堆功率，因此工廠對速度控制非常謹慎。
1.三環馬戲團。壓水反應堆的三級迴路使用循環泵來冷凝渦輪機廢氣。通過使用變頻驅動器來控制循環泵，可以顯著降低輔助功率，並且可以更精確地控制反應器。資料來源：西門子LDA
MG套件的更換解決了與舊技術相關的過時和維護問題，但是一旦安裝和操作VFD，也會產生若干優勢。
大幅節省效率
與現有技術 - 西門子的Perfect Harmony VFD相比，典型的MG設備效率低於70％，效率超過
95％。實際上，對於各種負載和速度，美國核電廠安裝的8個新VFD的滿負荷實際測量效率範圍為95.7％至96.6％。在滿載和全速（通常為60 Hz）時，最大效率達到約96.5％。
在考慮VFD升級時，請確保整體變壓器和輸入和輸出濾波器組件是封裝的一部分。並非所有供應商都將這些組件作為VFD系統的一部分; 如果是這種情況，則必須單獨添加。這些組件可以增加0.5％到1％的額外損失，因此購買者還必須確保報價效率包括所有系統組件的損失，而不僅僅是那些屬於報價包裝的組件。
目前在循環泵上使用的大馬力電動機，由於效率提高而節省的成本非常高。一家用VFD取代MG裝置的工廠報告說，當安裝了兩臺5,600馬力的VFD時，房屋負荷減少了2.7兆瓦。另一家工廠報告稱，當在7,300馬力的應用中安裝兩臺VFD時，房屋負荷減少了4兆瓦。這兩個項目的投資回報大約是一年，僅基於房屋減少量。其他VFD優勢，如負載增加，將進一步縮短投資回報（圖2）。
2.除了更精確的負載控制之外，VFD比MG組更有效。使用VFD可以在1 MW和4 MW之間減少輔助負載，並在一年內回收投資。
精確的速度控制
MG裝置通常難以控制，尤其是在試圖將發電量保持在最大允許水平時。西門子Perfect Harmony VFD可以預測並精確地將循環泵速度控制在所需速度指令的1 rpm範圍內。這允許設備更接近反應器的允許熱功率極限操作。
靠近反應堆熱功率限制的操作允許工廠產生額外的電力。額外能量的數量取決於工廠，但在使用VFD時通常會產生額外的1 MW至4 MW。如果工廠當前可以使用MG設置控制在工廠許可限制的3 MW或4 MW範圍內運行，那麼使用Siemens VFD時通常可以額外增加1 MW。在某些情況下，工廠只能可靠地將MG設定控制在其熱限制的12 MW至15 MW範圍內。在這些情況下，通過添加VFD控制可以實現4兆瓦的增加。這對於工廠來說是一個顯著的成本優勢，並且投資回報通常與提高VFD效率的房屋負荷減少一樣大。
精確動力機動
作為防止核燃料和燃料棒損壞的安全措施，需要層流循環水流以及較慢的功率增加率。工廠努力實施這些增長率。由於其不可預測的控制穩定性，MG裝置在提高功率水平時實現這些期望的緩慢斜率是困難的。也就是說，對MG集的需求變化可能不會導致任何速度增加，或者速度增加可能比最初請求的更多。通過VFD提供精確的速度控制，可以預測提升功率，並且功率提升始終在既定限制範圍內。
提高系統可靠性
西門子VFD專為需要在設備發生故障時繼續運行的高可用性應用而設計。這種特殊的VFD拓撲在系統中設計了多層冗餘和魯棒性，包括用於功率轉換器部分的N + 2冗餘，將自動繞過故障電池的快速電池旁路，以及將自動切換到a的冗餘控制系統在主控制系統發生故障時重複控制系統。如果最多兩個電源模塊發生故障，主微處理器控制器發生故障，或者控制系統輸入和輸出的可編程邏輯控制器發生故障，VFD將繼續以全功率運行。
事實上，每個主要組件都是冗餘的，這使得VFD即使在每個主要系統出現組件故障後也能夠運行。該產品（反應器泵）產品（VFD）理念提高了可靠性，並減少了由循環系統問題引起的功率降低。
減少環境問題
更換帶有VFD的MG組可以消除工廠中的其他幾個系統，包括用於MG組中電機和發電機之間機械耦合的油。這導致環境改善，因為不再需要常規的油處理。此外，可以消除用於防止潛在油火的特殊防火系統。可以實現與消除這些系統和維護過程相關的額外成本節省。
目前，超過50個單獨的VFD計劃在沸水反應堆和壓水反應堆中併入主要在美國的各種核電廠。
閱讀更多 一個人的履行 的文章
