Перетворювачі частоти широко використовуються в галузі систем передачі змінної швидкості в промисловому виробництві.Через характеристики перемикання потужності схеми випрямляча інвертора типове дискретне навантаження системи створюється на його імпульсному джерелі живлення.Частотний перетворювач зазвичай працює одночасно з іншими пристроями, такими як комп’ютери та датчики на місці.Ці пристрої здебільшого встановлені поруч і можуть впливати один на одного.Таким чином, силове електронне обладнання, представлене перетворювачем частоти, є одним із важливих джерел гармоній у державній електромережі, а гармонічне забруднення, створене силовим електронним обладнанням, стало основною перешкодою для розвитку самих силових електронних технологій.
1.1 Що таке гармоніки
Основною причиною гармонік є дискретне навантаження системи.Коли струм протікає через навантаження, немає лінійної залежності від прикладеної напруги, і тече струм, відмінний від синусоїди, що генерує вищі гармоніки.Гармонійні частоти є цілими числами, кратними основній частоті.Відповідно до принципу аналізу французького математика Фур’є (M.Fourier), будь-яку повторювану форму сигналу можна розкласти на синусоїдні компоненти, включаючи основну частоту та гармоніки серії кратних основних частот.Гармоніки — це синусоїдальні хвилі, і кожна синусоїдальна форма часто має різну частоту, амплітуду та фазовий кут.Гармоніки можна розділити на парні та непарні, третя, п’ята та сьома є непарними гармоніками, а друга, чотирнадцята, шоста та восьма – парними.Наприклад, коли основна хвиля становить 50 Гц, друга гармоніка становить 10 Гц, а третя гармоніка — 150 Гц.Загалом, непарні гармоніки є більш шкідливими, ніж парні.У збалансованій трифазній системі завдяки симетрії парні гармоніки були усунені, і існують лише непарні гармоніки.Для навантаження трифазного випрямляча гармонічний струм становить 6n 1 гармонік, наприклад 5, 7, 11, 13, 17, 19 тощо. Клавіша плавного пуску викликає 5-ту та 7-му гармоніки.
1.2 Відповідні стандарти для гармонічного контролю
Контроль гармонік інвертора повинен звернути увагу на такі стандарти: стандарти захисту від перешкод: EN50082-1, -2, EN61800-3: стандарти випромінювання: EN5008l-1, -2, EN61800-3.Особливо IEC10003, IEC1800-3 (EN61800-3), IEC555 (EN60555) і IEEE519-1992.
Загальні стандарти щодо захисту від перешкод EN50081 і EN50082 і стандарт для перетворювачів частоти EN61800 (1ECl800-3) визначають рівні випромінювання та захисту від перешкод обладнання, що працює в різних середовищах.Вищезазначені стандарти визначають прийнятні рівні радіації за різних умов навколишнього середовища: рівень L, без ліміту радіації.Він підходить для користувачів, які використовують пристрої плавного пуску в нешкідливих природних середовищах, і користувачів, які самостійно вирішують обмеження щодо джерел випромінювання.Клас h — це межа, визначена EN61800-3, перше середовище: граничний розподіл, друге середовище.В якості опції для радіочастотного фільтра, оснащений радіочастотним фільтром, пристрій плавного пуску може відповідати комерційному рівню, який зазвичай використовується в непромисловому середовищі.
2 Заходи гармонічного контролю
Гармонійними проблемами можна керувати, радіаційні перешкоди та перешкоди системи електропостачання можуть бути придушені, а також можуть бути прийняті технічні заходи, такі як екранування, ізоляція, заземлення та фільтрація.
(1) Застосувати пасивний або активний фільтр;
(2) Підніміть трансформатор, зменшіть характеристичний опір ланцюга та від'єднайте лінію живлення;
(3) Використовуйте зелений пристрій плавного пуску, без забруднення імпульсним струмом.
2.1 Використання пасивних або активних фільтрів
Пасивні фільтри підходять для зміни характеристичного опору імпульсних джерел живлення на спеціальних частотах і підходять для систем, які стабільні і не змінюються.Активні фільтри підходять для компенсації дискретних системних навантажень.
Для традиційних методів підходять пасивні фільтри.Пасивний фільтр з'явився першим завдяки своїй простій і зрозумілій структурі, низьким інвестиціям в проект, високій надійності роботи і низькій вартості експлуатації.Вони залишаються основним засобом придушення імпульсних струмів.LC-фільтр є традиційним пасивним пристроєм придушення гармонік високого порядку.Це відповідна комбінація фільтруючих конденсаторів, реакторів і резисторів, яка підключається паралельно до джерела гармонік високого порядку.На додаток до функції фільтрації, він також має функцію компенсації недійсності.Такі пристрої мають ряд непереборних недоліків.Ключ дуже легко перевантажити, і він згорить при перевантаженні, що призведе до перевищення коефіцієнта потужності нормативу, компенсації та покарання.Крім того, пасивні фільтри вийшли з-під контролю, тому з часом додаткова крихкість або зміни навантаження мережі змінять послідовний резонанс і зменшать ефект фільтра.Що ще важливіше, пасивний фільтр може відфільтрувати лише одну гармонічну складову високого порядку (якщо є фільтр, він може відфільтрувати лише третю гармоніку), тому, якщо фільтруються різні частоти гармоній вищого порядку, можна використовувати різні фільтри для збільшення інвестиції в обладнання.
У різних країнах світу існує багато видів активних фільтрів, які можуть відстежувати та компенсувати імпульсні струми різної частоти та амплітуди, причому на характеристики компенсації не впливатиме характеристичний опір електромережі.Основна теорія активних енергетичних фільтрів народилася в 1960-х роках, після чого було вдосконалено технологію повного керування інтегральними схемами великої, середньої та малої вихідної потужності, вдосконалено систему керування широтно-імпульсною модуляцією та гармоніки на основі теорія миттєвої швидкості реактивного навантаження.Чітка пропозиція поточного методу контролю миттєвої швидкості призвела до швидкого розвитку активних енергетичних фільтрів.Його основна концепція полягає в моніторингу гармонійного струму, що походить від цілі компенсації, і компенсаційне обладнання створює смугу частот компенсаційного струму з таким самим розміром і протилежною полярністю, що й гармонічний струм, щоб компенсувати імпульсний струм, викликаний імпульсним струмом. джерело оригінальної лінії, а потім увімкніть струм мережі живлення Включено лише основні порції.Основною частиною є генератор гармонійних хвиль і система автоматичного керування, тобто вона працює через технологію цифрової обробки зображень, яка керує тріодом швидкого ізоляційного шару.
На цьому етапі, в аспекті спеціального контролю імпульсного струму, пасивні фільтри та активні фільтри з’явилися у вигляді додаткових і змішаних застосувань, повністю використовуючи переваги активних фільтрів, такі як проста і зрозуміла структура, легке обслуговування, низька вартість , а також хорошу винагороду.Він усуває дефекти великого об’єму та підвищену вартість активного фільтра, а також поєднує обидва разом, щоб усе програмне забезпечення системи отримало чудову продуктивність.
2.2 Зменшіть імпеданс петлі та відключіть метод лінії передачі
Основною причиною генерації гармонік є використання нелінійних навантажень, тому основним рішенням є відокремлення силових ліній навантажень, що генерують гармоніки, від ліній електропередач навантажень, чутливих до гармонік.Спотворений струм, створюваний нелінійним навантаженням, створює спотворене падіння напруги на опорі кабелю, і синтезована спотворена форма сигналу напруги подається на інші навантаження, підключені до тієї самої лінії, де протікають струми з вищими гармоніками.Таким чином, заходи щодо зменшення пошкодження імпульсним струмом також можна підтримувати шляхом збільшення площі поперечного перерізу кабелю та зменшення опору петлі.В даний час в Китаї широко використовуються такі методи, як збільшення потужності трансформатора, збільшення площі поперечного перерізу кабелів, особливо збільшення площі поперечного перерізу нейтральних кабелів, а також вибір захисних компонентів, таких як автоматичні вимикачі та запобіжники.Однак цей метод не може повністю усунути гармоніки, але зменшує характеристики та функції захисту, збільшує інвестиції та збільшує приховані небезпеки в системі електропостачання.Підключайте лінійні та нелінійні навантаження до одного джерела живлення
Точки розетки (PCC) починають подавати живлення в схему окремо, тому напруга поза кадром від дискретних навантажень не може бути передана лінійному навантаженню.Це ідеальне рішення поточної гармонічної проблеми.
2.3 Застосуйте живлення інвертора смарагдово-зеленого кольору без гармонійного забруднення
Стандарт якості зеленого інвертора полягає в тому, що вхідний і вихідний струми є синусоїдальними, вхідний коефіцієнт потужності можна контролювати, коефіцієнт потужності можна встановити на 1 під будь-яким навантаженням, а вихідну частоту мережі можна контролювати довільно.Вбудований реактор змінного струму перетворювача частоти може добре придушити гармоніки і захистити випрямний міст від впливу миттєвої крутої хвилі напруги живлення.Практика показує, що гармонічний струм без реактора явно вище, ніж з реактором.Щоб зменшити перешкоди, викликані гармонічним забрудненням, у вихідному ланцюзі перетворювача частоти встановлено шумовий фільтр.Коли перетворювач частоти дозволяє, несуча частота перетворювача частоти зменшується.Крім того, у потужних перетворювачах частоти зазвичай використовується 12-імпульсне або 18-імпульсне випрямлення, що дозволяє зменшити вміст гармонік у джерелі живлення за рахунок усунення низьких гармонік.Наприклад, 12 імпульсів, найнижчими гармоніками є 11, 13, 23 і 25 гармоніки.Подібним чином, для 18 окремих імпульсів, кілька гармонік є 17-ю та 19-ю гармоніками.
Технологію низьких гармонік, яка використовується в пристроях плавного пуску, можна підсумувати таким чином:
(1) Послідовне множення інверторного модуля живлення вибирає 2 або близько 2 послідовно з’єднаних інверторних модулів живлення та усуває гармонічні компоненти відповідно до накопичення форми сигналу.
(2) Схема випрямляча збільшується.У пристроях плавного пуску з широтно-імпульсною модуляцією використовуються 121-імпульсні, 18-імпульсні або 24-імпульсні випрямлячі для зменшення імпульсних струмів.
(3) Повторне послідовне використання інверторних силових модулів, використовуючи 30 одноімпульсних серійних інверторних силових модулів і повторне використання схеми живлення, імпульсний струм можна зменшити.
(4) Використовуйте новий метод модуляції перетворення частоти постійного струму, такий як алмазна модуляція матеріалу вектора робочої напруги.В даний час багато виробників інверторів надають великого значення проблемі гармоній і технічно забезпечують екологізацію інвертора під час проектування та принципово вирішують проблему гармоній.
3 Висновок
Загалом, ми можемо чітко зрозуміти причину гармонік.З точки зору фактичної роботи, люди можуть вибрати пасивні фільтри та активні фільтри, щоб зменшити характеристичний опір контуру, відрізати відносний шлях передачі гармонік, розробити та застосувати зелені пристрої плавного пуску без гармонійного забруднення та перетворити м’які гармоніки, створені стартер регулюється в невеликому діапазоні.
Час публікації: 13 квітня 2023 р