Convertizoarele de frecvență sunt utilizate pe scară largă în industria sistemelor de transmisie cu viteză variabilă în producția industrială.Datorită caracteristicilor de comutare a puterii ale circuitului redresor al invertorului, o sarcină tipică de sistem discretă este generată pe sursa de alimentare comutată.Convertorul de frecvență funcționează de obicei simultan cu alte dispozitive, cum ar fi computere și senzori de pe amplasament.Aceste dispozitive sunt instalate în mare parte în apropiere și se pot afecta reciproc.Prin urmare, echipamentul electronic de putere reprezentat de convertizorul de frecvență este una dintre sursele armonice importante din rețeaua publică de energie electrică, iar poluarea armonică generată de echipamentele electronice de putere a devenit principalul obstacol în calea dezvoltării tehnologiei electronice de putere în sine.
1.1 Ce sunt armonicile
Cauza principală a armonicilor este încărcarea discretă a sistemului.Atunci când un curent trece prin sarcină, nu există o relație liniară cu tensiunea aplicată și un curent, altul decât o undă sinusoidală, circulă, generând armonici mai mari.Frecvențele armonice sunt multipli întregi ai frecvenței fundamentale.Conform principiului de analiză al matematicianului francez Fourier (M.Fourier), orice formă de undă repetitivă poate fi descompusă în componente de undă sinusoidală, inclusiv frecvența fundamentală și armonicile unei serii de multipli de frecvență fundamentală.Armonicele sunt forme de undă sinusoidale, iar fiecare formă de undă sinusoidală are adesea o frecvență, amplitudine și unghi de fază diferite.Armonicile pot fi împărțite în armonice pare și impare, al treilea, al cincilea și al șaptelea numere sunt armonici impare, iar al doilea, al paisprezecelea, al șaselea și al optulea numere sunt armonici pare.De exemplu, când unda fundamentală este de 50 Hz, a doua armonică este de 10 Hz, iar a treia armonică este de 150 Hz.În general, armonicile impare sunt mai dăunătoare decât armonicile pare.Într-un sistem trifazat echilibrat, datorită simetriei, armonicile pare au fost eliminate și există doar armonicile impare.Pentru sarcina redresorului trifazat, curentul armonic este 6n 1 armonic, cum ar fi 5, 7, 11, 13, 17, 19 etc. Tasta soft starter provoacă armonicile a 5-a și a 7-a.
1.2 Standarde relevante pentru controlul armonicilor
Controlul armonic al invertorului trebuie să acorde atenție următoarelor standarde: standarde anti-interferențe: EN50082-1, -2, EN61800-3: standarde de radiație: EN5008l-1, -2, EN61800-3.În special IEC10003, IEC1800-3 (EN61800-3), IEC555 (EN60555) și IEEE519-1992.
Standardele generale anti-interferență EN50081 și EN50082 și standardul convertizorului de frecvență EN61800 (1ECl800-3) definesc nivelurile de radiație și anti-interferență ale echipamentelor care funcționează în diferite medii.Standardele menționate mai sus definesc niveluri acceptabile de radiație în diferite condiții de mediu: nivel L, fără limită de radiație.Este potrivit pentru utilizatorii care folosesc soft startere în medii naturale neafectate și utilizatorii care rezolvă singuri restricțiile surselor de radiații.Clasa h este limita specificată de EN61800-3, primul mediu: distribuție limită, al doilea mediu.Ca o opțiune pentru filtrul de radiofrecvență, echipat cu filtru de radiofrecvență poate face ca soft starterul să îndeplinească nivelul comercial, care este de obicei utilizat în mediul non-industrial.
2 Măsuri de control al armonicilor
Problemele armonice pot fi gestionate, interferențele radiațiilor și interferențele sistemului de alimentare cu energie pot fi suprimate și pot fi adoptate măsuri tehnice precum ecranarea, izolarea, împământarea și filtrarea.
(1) Aplicați filtru pasiv sau filtru activ;
(2) Ridicați transformatorul, reduceți impedanța caracteristică a circuitului și deconectați linia de alimentare;
(3) Utilizați un soft starter verde, fără poluare cu curent de impuls.
2.1 Utilizarea filtrelor pasive sau active
Filtrele pasive sunt potrivite pentru modificarea impedanței caracteristice a surselor de alimentare cu comutare la frecvențe speciale și sunt potrivite pentru sistemele care sunt stabile și nu se modifică.Filtrele active sunt potrivite pentru compensarea sarcinilor discrete ale sistemului.
Filtrele pasive sunt potrivite pentru metodele tradiționale.Filtrul pasiv a apărut primul datorită structurii sale simple și clare, investiției reduse în proiect, fiabilității ridicate a funcționării și costurilor de operare reduse.Ele rămân mijlocul cheie de suprimare a curenților pulsați.Filtrul LC este un dispozitiv tradițional pasiv de suprimare a armonicilor de ordin înalt.Este o combinație adecvată de condensatoare de filtru, reactoare și rezistențe și este conectată în paralel cu sursa armonică de ordin înalt.Pe lângă funcția de filtrare, are și o funcție de compensare invalidă.Astfel de dispozitive au unele dezavantaje insurmontabile.Cheia este foarte ușor de supraîncărcat și se va arde atunci când este supraîncărcată, ceea ce va face ca factorul de putere să depășească standardul, compensarea și pedeapsa.În plus, filtrele pasive sunt scăpate de sub control, astfel încât, în timp, fragilizarea suplimentară sau modificările încărcării rețelei vor schimba rezonanța seriei și vor reduce efectul de filtru.Mai important, filtrul pasiv poate filtra doar o componentă armonică de ordin înalt (dacă există un filtru, poate filtra doar a treia armonică), astfel încât, dacă sunt filtrate diferite frecvențe armonice de ordin înalt, pot fi folosite filtre diferite pentru a crește investiții în echipamente.
Există multe tipuri de filtre active în diferite țări ale lumii, care pot urmări și compensa curenții de impulsuri de diferite frecvențe și amplitudini, iar caracteristicile de compensare nu vor fi afectate de impedanța caracteristică a rețelei electrice.Teoria de bază a filtrelor de inginerie de putere activă a luat naștere în anii 1960, urmată de îmbunătățirea tehnologiei circuitelor integrate de control complet cu putere de ieșire mare, medie și mică, îmbunătățirea sistemului de control al modulării lățimii impulsului și armonicile bazate pe Teoria sarcinii reactive cu viteza instantanee.Propunerea clară a metodei actuale de monitorizare a vitezei instantanee a condus la dezvoltarea rapidă a filtrelor de inginerie de putere activă.Conceptul său de bază este de a monitoriza curentul armonic care provine de la ținta de compensare, iar echipamentul de compensare creează o bandă de frecvență a curentului de compensare cu aceeași dimensiune și polaritate opusă ca și curentul armonic, astfel încât să compenseze curentul de impuls cauzat de curentul de impuls. sursa liniei inițiale, apoi faceți curentul rețelei de alimentare Sunt incluse numai porții fundamentale.Partea principală este generatorul de unde armonice și sistemul de control automat, adică funcționează prin tehnologia digitală de procesare a imaginii care controlează trioda stratului izolator rapid.
În această etapă, sub aspectul controlului special al curentului de impuls, filtrele pasive și filtrele active au apărut sub formă de aplicații complementare și mixte, valorificând pe deplin avantajele filtrelor active precum structura simplă și clară, întreținerea ușoară, costul redus. , și performanță bună de compensare.El scapă de defectele de volum mare și costul crescut al filtrului activ și le combină pe cele două împreună pentru a face ca întregul software de sistem să obțină performanțe excelente.
2.2 Reduceți impedanța buclei și întrerupeți metoda liniei de transmisie
Cauza principală a generării de armonici se datorează utilizării sarcinilor neliniare, prin urmare, soluția de bază este separarea liniilor electrice ale sarcinilor generatoare de armonici de liniile electrice ale sarcinilor sensibile la armonici.Curentul distorsionat generat de sarcina neliniară produce o cădere de tensiune distorsionată pe impedanța cablului, iar forma de undă de tensiune distorsionată sintetizată este aplicată altor sarcini conectate la aceeași linie, unde curg curenți armonici mai mari.Prin urmare, măsurile de reducere a deteriorării curentului de impuls pot fi, de asemenea, menținute prin creșterea ariei secțiunii transversale a cablului și reducerea impedanței buclei.În prezent, metode precum creșterea capacității transformatorului, creșterea ariei secțiunii transversale a cablurilor, în special creșterea ariei secțiunii transversale a cablurilor neutre și selectarea componentelor de protecție, cum ar fi întreruptoarele și siguranțele, sunt utilizate pe scară largă în China.Cu toate acestea, această metodă nu poate elimina fundamental armonicile, ci reduce caracteristicile și funcțiile de protecție, crește investițiile și crește pericolele ascunse în sistemul de alimentare cu energie.Conectați sarcini liniare și sarcini neliniare de la aceeași sursă de alimentare
Punctele de ieșire (PCC) încep să furnizeze putere circuitului în mod individual, astfel încât tensiunea în afara cadrului de la sarcini discrete nu poate fi transferată la sarcina liniară.Aceasta este o soluție ideală pentru problema armonică actuală.
2.3 Aplicați puterea invertorului verde smarald fără poluare armonică
Standardul de calitate al invertorului verde este că curenții de intrare și de ieșire sunt unde sinusoidale, factorul de putere de intrare este controlabil, factorul de putere poate fi setat la 1 sub orice sarcină și frecvența de ieșire a frecvenței de putere poate fi controlată în mod arbitrar.Reactorul AC încorporat al convertizorului de frecvență poate suprima bine armonicile și poate proteja puntea redresorului de influența undei abrupte instantanee a tensiunii de alimentare.Practica arată că curentul armonic fără reactor este evident mai mare decât cel cu reactor.Pentru a reduce interferența cauzată de poluarea armonică, în circuitul de ieșire al convertizorului de frecvență este instalat un filtru de zgomot.Când convertorul de frecvență permite, frecvența purtătoare a convertizorului de frecvență este redusă.În plus, în convertoarele de frecvență de mare putere, se utilizează de obicei redresarea cu 12 sau 18 impulsuri, reducând astfel conținutul de armonici din sursa de alimentare prin eliminarea armonicilor scăzute.De exemplu, 12 impulsuri, cele mai joase armonice sunt armonicile a 11-a, a 13-a, a 23-a și a 25-a.În mod similar, pentru 18 impulsuri simple, puținele armonice sunt armonicile a 17-a și a 19-a.
Tehnologia cu armonici scăzute utilizată la demaroarele soft poate fi rezumată după cum urmează:
(1) Multiplicarea în serie a modulului de alimentare cu invertor selectează 2 sau aproximativ 2 module de alimentare cu invertor conectate în serie și elimină componentele armonice în funcție de acumularea formei de undă.
(2) Circuitul redresor crește.Demaroarele soft cu modulație de lățime a impulsurilor folosesc redresoare cu 121 de impulsuri, 18 impulsuri sau 24 de impulsuri pentru a reduce curenții de impulsuri.
(3) Reutilizarea modulelor de putere invertor în serie, prin utilizarea a 30 de module de putere invertor în serie cu un singur impuls și reutilizarea circuitului de putere, curentul de impuls poate fi redus.
(4) Utilizați o nouă metodă de modulare a conversiei de frecvență DC, cum ar fi modularea diamant a materialului vectorial de tensiune de lucru.În prezent, mulți producători de invertoare acordă o mare importanță problemei armonice și asigură din punct de vedere tehnic ecologizarea invertorului în timpul proiectării și rezolvă în mod fundamental problema armonică.
3 Concluzie
În general, putem înțelege clar cauza armonicilor.În ceea ce privește funcționarea efectivă, oamenii pot alege filtre pasive și filtre active pentru a reduce impedanța caracteristică a buclei, a întrerupe calea relativă a transmisiei armonice, a dezvolta și a aplica starter-uri soft verzi fără poluare armonică și pentru a transforma moale armonicile generate de demarorul sunt controlate într-un interval mic.
Ora postării: 13-apr-2023