Преобразователи частоты широко используются в системах трансмиссии с регулируемой скоростью в промышленном производстве.Из-за характеристик переключения мощности схемы инверторного выпрямителя на импульсном источнике питания создается типичная нагрузка дискретной системы.Преобразователь частоты обычно работает одновременно с другими устройствами, такими как компьютеры и датчики на объекте.Эти устройства в большинстве случаев установлены рядом и могут влиять друг на друга.Таким образом, силовое электронное оборудование, представленное преобразователем частоты, является одним из важных источников гармоник в общественной электросети, а гармоническое загрязнение, создаваемое силовым электронным оборудованием, стало основным препятствием для развития самой технологии силовой электронной электроники.
1.1 Что такое гармоники
Основной причиной появления гармоник является нагрузка на дискретную систему.Когда через нагрузку протекает ток, линейной зависимости с приложенным напряжением не существует, и протекает ток, отличный от синусоидальной волны, генерирующий более высокие гармоники.Гармонические частоты представляют собой целые кратные основной частоте.Согласно принципу анализа французского математика Фурье (M.Fourier), любой повторяющийся сигнал можно разложить на составляющие синусоидального сигнала, включая основную частоту и гармоники ряда кратных основной частоты.Гармоники представляют собой синусоидальные сигналы, и каждая синусоидальная форма сигнала часто имеет разную частоту, амплитуду и фазовый угол.Гармоники можно разделить на четные и нечетные, третье, пятое и седьмое числа – это нечетные гармоники, а второе, четырнадцатое, шестое и восьмое числа – четные гармоники.Например, когда основная волна имеет частоту 50 Гц, вторая гармоника — 10 Гц, а третья гармоника — 150 Гц.В общем, нечетные гармоники более разрушительны, чем четные.В сбалансированной трехфазной системе из-за симметрии четные гармоники исключены и существуют только нечетные гармоники.Для нагрузки трехфазного выпрямителя гармонический ток составляет 6n 1 гармонику, например 5, 7, 11, 13, 17, 19 и т. д. Кнопка плавного пуска вызывает 5-ю и 7-ю гармоники.
1.2 Соответствующие стандарты контроля гармоник
При контроле гармоник инвертора следует учитывать следующие стандарты: стандарты защиты от помех: EN50082-1, -2, EN61800-3; стандарты излучения: EN5008l-1, -2, EN61800-3.Особенно IEC10003, IEC1800-3 (EN61800-3), IEC555 (EN60555) и IEEE519-1992.
Общие стандарты защиты от помех EN50081 и EN50082, а также стандарт преобразователя частоты EN61800 (1ECl800-3) определяют уровни излучения и защиты от помех оборудования, работающего в различных средах.Вышеупомянутые стандарты определяют допустимые уровни радиации в различных условиях окружающей среды: уровень L, без предела радиации.Он подходит для пользователей, которые используют устройства плавного пуска в незатронутой природной среде, а также для пользователей, которые самостоятельно решают вопросы ограничения источников радиации.Класс h — это предел, указанный в стандарте EN61800-3, первая среда: предельное распределение, вторая среда.В качестве опции радиочастотного фильтра, оснащенного радиочастотным фильтром, можно сделать устройство плавного пуска соответствующим коммерческому уровню, который обычно используется в непромышленных условиях.
2 Меры по контролю гармоник
Можно справиться с гармоническими проблемами, подавить радиационные помехи и помехи в системе электропитания, а также принять такие технические меры, как экранирование, изоляция, заземление и фильтрация.
(1) Примените пассивный или активный фильтр;
(2) Поднимите трансформатор, уменьшите волновое сопротивление цепи и отсоедините линию электропередачи;
(3) Используйте зеленый плавный пускатель, не допускайте загрязнения импульсным током.
2.1 Использование пассивных или активных фильтров
Пассивные фильтры подходят для изменения характеристического сопротивления импульсных источников питания на специальных частотах, а также подходят для систем, которые стабильны и не изменяются.Активные фильтры подходят для компенсации дискретной нагрузки системы.
Пассивные фильтры подходят для традиционных методов.Пассивный фильтр появился первым благодаря своей простой и понятной конструкции, низким инвестициям в проект, высокой надежности работы и низкой стоимости эксплуатации.Они остаются ключевым средством подавления импульсных токов.LC-фильтр представляет собой традиционное пассивное устройство подавления гармоник высокого порядка.Это подходящая комбинация фильтрующих конденсаторов, реакторов и резисторов, подключаемая параллельно источнику гармоник высокого порядка.Помимо функции фильтрации, он также имеет недействительную функцию компенсации.Такие устройства имеют ряд непреодолимых недостатков.Ключ очень легко перегрузить, и при перегрузке он сгорит, что приведет к превышению стандартного коэффициента мощности, компенсации и наказанию.Кроме того, пассивные фильтры выходят из-под контроля, поэтому со временем дополнительное охрупчивание или изменения нагрузки на сеть изменят последовательный резонанс и уменьшат эффект фильтра.Что еще более важно, пассивный фильтр может фильтровать только одну гармонику высокого порядка (если есть фильтр, он может фильтровать только третью гармонику), поэтому, если фильтруются разные частоты гармоник высокого порядка, можно использовать разные фильтры для увеличения инвестиции в оборудование.
В разных странах мира существует множество видов активных фильтров, которые могут отслеживать и компенсировать импульсные токи различной частоты и амплитуды, при этом на компенсационные характеристики не влияет характеристическое сопротивление электросети.Основная теория фильтров активной энергетики родилась в 1960-х годах, после чего последовало совершенствование технологии интегральных схем полного управления большой, средней и малой выходной мощности, усовершенствование системы управления широтно-импульсной модуляцией и гармоник на основе теория реактивной нагрузки мгновенной скорости.Четкое предложение текущего метода мгновенного контроля скорости привело к быстрому развитию фильтров активной энергетики.Его основная концепция заключается в контроле гармонического тока, исходящего от цели компенсации, а компенсационное оборудование создает полосу частот компенсационного тока того же размера и противоположной полярности, что и гармонический ток, чтобы компенсировать импульсный ток, вызванный импульсным током. источник исходной линии, а затем подать ток в электросеть. Включены только основные порции.Основная часть представляет собой генератор гармонических волн и систему автоматического управления, то есть работает посредством технологии цифровой обработки изображений, которая управляет триодом быстрого изолирующего слоя.
На этом этапе в аспекте специального управления импульсным током появились пассивные и активные фильтры в виде взаимодополняющих и смешанных приложений, в полной мере использующих преимущества активных фильтров, таких как простая и понятная структура, простота обслуживания, низкая стоимость. и хорошая компенсационная производительность.Он избавляет от недостатков, связанных с большим объемом и повышенной стоимостью активного фильтра, и объединяет эти два фактора вместе, чтобы обеспечить превосходную производительность всего системного программного обеспечения.
2.2 Уменьшите сопротивление контура и отрежьте линию передачи.
Основная причина генерации гармоник связана с использованием нелинейных нагрузок, поэтому основным решением является разделение линий электропередачи нагрузок, генерирующих гармоники, от силовых линий нагрузок, чувствительных к гармоникам.Искаженный ток, генерируемый нелинейной нагрузкой, вызывает искаженное падение напряжения на импедансе кабеля, а синтезированная искаженная форма сигнала напряжения применяется к другим нагрузкам, подключенным к той же линии, где протекают токи более высоких гармоник.Следовательно, меры по уменьшению повреждений импульсным током также можно поддерживать за счет увеличения площади поперечного сечения кабеля и уменьшения сопротивления контура.В настоящее время в Китае широко используются такие методы, как увеличение мощности трансформатора, увеличение площади поперечного сечения кабелей, особенно увеличение площади поперечного сечения нейтральных кабелей, а также подбор защитных компонентов, таких как автоматические выключатели и предохранители.Однако этот метод не может принципиально устранить гармоники, но снижает характеристики и функции защиты, увеличивает инвестиции и увеличивает скрытые опасности в системе электроснабжения.Подключайте линейные и нелинейные нагрузки от одного источника питания.
Точки розеток (PCC) начинают подавать питание на схему индивидуально, поэтому зашкаливающее напряжение от дискретных нагрузок не может быть передано на линейную нагрузку.Это идеальное решение текущей гармонической проблемы.
2.3. Подайте питание изумрудно-зеленого инвертора без гармонического загрязнения.
Стандарт качества зеленого инвертора заключается в том, что входной и выходной токи имеют синусоидальную форму, входной коэффициент мощности можно контролировать, коэффициент мощности можно установить равным 1 при любой нагрузке, а выходную частоту промышленной частоты можно контролировать произвольно.Встроенный дроссель переменного тока преобразователя частоты хорошо подавляет гармоники и защищает выпрямительный мост от воздействия мгновенной крутой волны напряжения питания.Практика показывает, что ток гармоник без реактора заведомо выше, чем с реактором.Чтобы уменьшить помехи, вызванные гармоническими загрязнениями, в выходной цепи преобразователя частоты установлен фильтр помех.Когда преобразователь частоты позволяет, несущая частота преобразователя частоты снижается.Кроме того, в мощных преобразователях частоты обычно применяют 12-пульсное или 18-пульсное выпрямление, что позволяет снизить содержание гармоник в источнике питания за счет устранения низких гармоник.Например, 12 импульсов, низшими гармониками являются 11, 13, 23 и 25 гармоники.Аналогично, для 18 одиночных импульсов несколькими гармониками являются 17-я и 19-я гармоники.
Технологию низких гармоник, используемую в устройствах плавного пуска, можно резюмировать следующим образом:
(1) Последовательное умножение модуля питания инвертора выбирает 2 или около 2 последовательно соединенных модулей питания инвертора и устраняет гармонические компоненты в соответствии с накоплением формы сигнала.
(2) Схема выпрямителя увеличивается.В устройствах плавного пуска с широтно-импульсной модуляцией используются 121-пульсные, 18-пульсные или 24-пульсные выпрямители для уменьшения импульсных токов.
(3) Повторное последовательное использование инверторных силовых модулей. Используя 30 одноимпульсных последовательных силовых модулей инвертора и повторно используя силовую цепь, можно уменьшить импульсный ток.
(4) Используйте новый метод модуляции преобразования частоты постоянного тока, например, ромбовидную модуляцию векторного материала рабочего напряжения.В настоящее время многие производители инверторов придают большое значение проблеме гармоник, технически обеспечивают экологичность инвертора во время проектирования и фундаментально решают проблему гармоник.
3 Заключение
В общем, мы можем ясно понять причину возникновения гармоник.С точки зрения реальной эксплуатации люди могут выбирать пассивные и активные фильтры, чтобы уменьшить характеристическое сопротивление контура, отсекать относительный путь передачи гармоник, разрабатывать и применять экологически чистые устройства плавного пуска без гармонического загрязнения и включать мягкие гармоники, генерируемые Стартер управляется в небольшом диапазоне.
Время публикации: 13 апреля 2023 г.