Преобразователи частоты широко используются в индустрии систем передачи с регулируемой скоростью в промышленном производстве.Из-за характеристик переключения мощности схемы инверторного выпрямителя типичная нагрузка дискретной системы генерируется на его импульсном источнике питания.Преобразователь частоты обычно работает одновременно с другими устройствами, такими как компьютеры и датчики на месте.Эти устройства в основном устанавливаются поблизости и могут влиять друг на друга.Таким образом, силовое электронное оборудование, представленное преобразователем частоты, является одним из важных источников гармоник в энергосистеме общего пользования, а гармоническое загрязнение, создаваемое силовым электронным оборудованием, стало основным препятствием для развития самой силовой электронной технологии.
1.1 Что такое гармоники
Основной причиной гармоник является загрузка дискретной системы.Когда ток протекает через нагрузку, нет линейной зависимости от приложенного напряжения, и течет ток, отличный от синусоиды, генерируя высшие гармоники.Частоты гармоник кратны основной частоте.Согласно принципу анализа французского математика Фурье (М. Фурье), любой повторяющийся сигнал может быть разложен на составляющие синусоидальной волны, включая основную частоту и гармоники ряда кратных основной частоте.Гармоники представляют собой синусоидальные сигналы, и каждый синусоидальный сигнал часто имеет разную частоту, амплитуду и фазовый угол.Гармоники можно разделить на четные и нечетные гармоники, третья, пятая и седьмая числа - нечетные гармоники, а вторая, четырнадцатая, шестая и восьмая числа - четные гармоники.Например, когда основная волна составляет 50 Гц, вторая гармоника — 10 Гц, а третья гармоника — 150 Гц.Как правило, нечетные гармоники более опасны, чем четные.В уравновешенной трехфазной системе из-за симметрии исключены четные гармоники и существуют только нечетные гармоники.Для нагрузки трехфазного выпрямителя гармонический ток составляет 6n 1 гармоника, такая как 5, 7, 11, 13, 17, 19 и т. д. Клавиша 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 для оборудования, работающего в различных средах.Вышеупомянутые стандарты определяют допустимые уровни излучения в различных условиях окружающей среды: уровень L, без ограничения излучения.Он подходит для пользователей, которые используют устройства плавного пуска в незатронутой природной среде, и пользователей, которые самостоятельно решают ограничения на источники излучения.Класс h — это предел, установленный EN61800-3, первая среда: распределение пределов, вторая среда.В качестве опции для радиочастотного фильтра устройство плавного пуска, оснащенное радиочастотным фильтром, может соответствовать коммерческому уровню, который обычно используется в непромышленных условиях.
2 Меры гармонического контроля
Можно устранить гармонические проблемы, можно подавить радиационные помехи и помехи системы электропитания, а также принять такие технические меры, как экранирование, изоляция, заземление и фильтрация.
(1) Применить пассивный фильтр или активный фильтр;
(2) Поднимите трансформатор, уменьшите волновое сопротивление цепи и отсоедините линию питания;
(3) Используйте зеленый плавный пускатель, без загрязнения импульсным током.
2.1 Использование пассивных или активных фильтров
Пассивные фильтры подходят для изменения характеристического сопротивления импульсных источников питания на определенных частотах и подходят для систем, которые стабильны и не изменяются.Активные фильтры подходят для компенсации дискретных системных нагрузок.
Пассивные фильтры подходят для традиционных методов.Пассивный фильтр появился первым из-за его простой и понятной структуры, низких капиталовложений 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, подключенная параллельно источнику высших гармоник.В дополнение к функции фильтрации он также имеет функцию компенсации недопустимых значений.Такие устройства имеют ряд непреодолимых недостатков.Ключ очень легко перегрузить, и при перегрузке он сгорит, что приведет к превышению стандарта коэффициента мощности, компенсации и наказанию.Кроме того, пассивные фильтры неуправляемы, поэтому со временем дополнительное охрупчивание или изменения нагрузки сети 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), так что, 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 будет влиять волновое сопротивление электросети.Основная теория фильтров активной энергетики родилась в 1960-х годах, после чего последовало усовершенствование технологии интегральных схем с полным управлением большой, средней и малой выходной мощностью, усовершенствование системы управления широтно-импульсной модуляцией и гармоник на основе Теория реактивной нагрузки мгновенной скорости.Четкое предложение текущего метода контроля мгновенной скорости привело к быстрой разработке фильтров активной энергетики.Его основная концепция заключается в контроле гармонического тока, исходящего от цели компенсации, и компенсационное оборудование создает полосу частот компенсационного тока с той же величиной и противоположной полярностью, что и гармонический ток, чтобы компенсировать импульсный ток, вызванный импульсным током. источник исходной линии, а затем сделать ток сети Включены только основные порции.Основная часть - это генератор гармонических волн и система автоматического управления, то есть она работает через технологию цифровой обработки изображений, которая управляет быстродействующим триодом изолирующего слоя.
На данном этапе в аспекте специального управления импульсным током появились пассивные и активные фильтры в виде дополнительных и смешанных приложений, в полной мере использующих преимущества активных фильтров, таких как простая и понятная структура, простота обслуживания, низкая стоимость. , и хорошая производительность компенсации.Он избавляет от недостатков большого объема и повышенной стоимости активного фильтра и объединяет их вместе, чтобы все системное программное обеспечение получило отличную производительность.
2.2 Уменьшите импеданс петли и отключите метод линии передачи
Основной причиной генерации гармоник является использование нелинейных нагрузок, поэтому основным решением является разделение линий электропередач нагрузок, генерирующих гармоники, от линий электропередач нагрузок, чувствительных к гармоникам.Искаженный ток, генерируемый нелинейной нагрузкой, создает искаженное падение напряжения на импедансе кабеля, и синтезированная искаженная форма волны напряжения подается на другие нагрузки, подключенные к той же линии, где протекают токи высших гармоник.Следовательно, меры по уменьшению повреждения импульсным током также могут быть сохранены за счет увеличения площади поперечного сечения кабеля и уменьшения импеданса 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 выбор 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 к одному и тому же источнику питания.
Точки отвода (ОТВ) начинают подавать питание в цепь индивидуально, поэтому внерамочное напряжение от дискретных нагрузок не может быть передано на линейную нагрузку.Это идеальное решение текущей гармонической проблемы.
2.3 Применение инвертора изумрудно-зеленого цвета без гармонического загрязнения
Стандарт качества зеленого инвертора заключается в том, что входной и выходной токи представляют собой синусоидальные волны, коэффициент мощности на входе можно контролировать, коэффициент мощности можно установить равным 1 при любой нагрузке, а выходную частоту частоты сети можно контролировать произвольно.Встроенный дроссель переменного тока преобразователя частоты может хорошо подавить гармоники и защитить выпрямительный мост от влияния мгновенной крутой волны напряжения питания.Практика показывает, что гармонический ток без дросселя заведомо выше, чем с дросселем.Для уменьшения помех, вызванных гармоническими помехами, в выходной цепи преобразователя частоты установлен фильтр подавления помех.Когда преобразователь частоты позволяет, несущая частота преобразователя частоты уменьшается.Кроме того, в преобразователях частоты большой мощности обычно применяют 12-импульсное или 18-импульсное выпрямление, благодаря чему снижается содержание гармоник в электросети за счет устранения низких гармоник.Например, 12 импульсов, низшими гармониками являются 11-я, 13-я, 23-я и 25-я гармоники.Точно так же для 18 одиночных импульсов немногими гармониками являются 17-я и 19-я гармоники.
Технологию с низким содержанием 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 составляющие в соответствии с накоплением формы сигнала.
(2) Цепь выпрямителя увеличивается.В устройствах плавного пуска с широтно-импульсной модуляцией используются 121-импульсные, 18-импульсные или 24-импульсные выпрямители для уменьшения импульсных токов.
(3) Повторное использование модулей питания инвертора последовательно, используя 30 модулей питания инвертора серии с одним импульсом и повторно используя силовую цепь, можно уменьшить импульсный ток.
(4) Используйте новый метод модуляции преобразования частоты постоянного тока, такой как алмазная модуляция материала вектора рабочего напряжения.В настоящее время многие производители инверторов придают большое значение проблеме гармоник, технически обеспечивают экологизацию инвертора во время проектирования и принципиально решают проблему гармоник.
3 Заключение
В общем, мы можем ясно понять причину возникновения гармоник.С точки зрения фактической работы люди могут выбрать пассивные фильтры и активные фильтры, чтобы уменьшить характеристическое сопротивление контура, отрезать относительный путь передачи гармоник, разработать и применить зеленые устройства плавного пуска без гармонического загрязнения и превратить мягкие гармоники, генерируемые стартер регулируются в небольшом диапазоне.
Время публикации: 13 апреля 2023 г.