Frekvenčni pretvorniki se pogosto uporabljajo v industriji prenosnih sistemov s spremenljivo hitrostjo v industrijski proizvodnji.Zaradi značilnosti preklapljanja moči vezja inverterskega usmernika se na njegovem stikalnem napajalniku ustvari tipična diskretna sistemska obremenitev.Frekvenčni pretvornik običajno deluje sočasno z drugimi napravami, kot so računalniki in senzorji na lokaciji.Te naprave so večinoma nameščene v bližini in lahko vplivajo druga na drugo.Zato je močnostna elektronska oprema, ki jo predstavlja frekvenčni pretvornik, eden od pomembnih harmonskih virov v javnem električnem omrežju, harmonično onesnaženje, ki ga ustvarja močnostna elektronska oprema, pa je postalo glavna ovira za razvoj same močnostne elektronske tehnologije.
1.1 Kaj so harmoniki
Glavni vzrok za harmonike je diskretna obremenitev sistema.Ko tok teče skozi breme, ni linearne povezave z uporabljeno napetostjo in teče tok, ki ni sinusni val, ki ustvarja višje harmonike.Harmonične frekvence so celi večkratniki osnovne frekvence.V skladu z načelom analize francoskega matematika Fourierja (M.Fourier) je mogoče katero koli ponavljajočo se valovno obliko razstaviti na sinusne komponente, vključno z osnovno frekvenco in harmoniki niza večkratnikov osnovne frekvence.Harmoniki so sinusne valovne oblike in vsaka sinusna valovna oblika ima pogosto drugačno frekvenco, amplitudo in fazni kot.Harmonike lahko razdelimo na sode in lihe harmonike, tretja, peta in sedma številka so lihi harmoniki, druga, štirinajsta, šesta in osma številka pa sodi harmoniki.Na primer, ko je osnovni val 50 Hz, je drugi harmonik 10 Hz in tretji harmonik 150 Hz.Na splošno so lihi harmoniki bolj škodljivi kot sodi harmoniki.V uravnoteženem trifaznem sistemu so zaradi simetrije sodi harmoniki izločeni in obstajajo samo lihi harmoniki.Za obremenitev trifaznega usmernika je harmonski tok 6n 1 harmonik, kot so 5, 7, 11, 13, 17, 19 itd. Tipka za mehki zagon povzroči 5. in 7. harmonik.
1.2 Ustrezni standardi za harmonično krmiljenje
Harmonski nadzor pretvornika mora biti pozoren na naslednje standarde: standardi proti motnjam: EN50082-1, -2, EN61800-3: standardi sevanja: EN5008l-1, -2, EN61800-3.Zlasti IEC10003, IEC1800-3 (EN61800-3), IEC555 (EN60555) in IEEE519-1992.
Splošna standarda za preprečevanje motenj EN50081 in EN50082 ter standard za frekvenčne pretvornike EN61800 (1ECl800-3) določata ravni sevanja in zaščite pred motnjami opreme, ki deluje v različnih okoljih.Zgoraj omenjeni standardi določajo sprejemljive ravni sevanja v različnih okoljskih pogojih: raven L, brez omejitve sevanja.Primeren je za uporabnike, ki uporabljajo mehke zaganjalnike v neokrnjenem naravnem okolju in uporabnike, ki sami rešujejo omejitve virov sevanja.Razred h je meja, ki jo določa EN61800-3, prvo okolje: mejna porazdelitev, drugo okolje.Kot možnost za radiofrekvenčni filter lahko mehki zaganjalnik, opremljen z radiofrekvenčnim filtrom, doseže komercialno raven, ki se običajno uporablja v neindustrijskem okolju.
2 Harmonični nadzorni ukrepi
Težave s harmonijami je mogoče obvladati, motnje sevanja in motnje sistema napajanja je mogoče zatreti ter sprejeti tehnične ukrepe, kot so oklop, izolacija, ozemljitev in filtriranje.
(1) Uporabite pasivni ali aktivni filter;
(2) Dvignite transformator, zmanjšajte karakteristično impedanco vezja in odklopite električni vod;
(3) Uporabite zeleni mehki zaganjalnik, brez onesnaženja impulznega toka.
2.1 Uporaba pasivnih ali aktivnih filtrov
Pasivni filtri so primerni za spreminjanje karakteristične impedance stikalnih napajalnikov na posebnih frekvencah in so primerni za sisteme, ki so stabilni in se ne spreminjajo.Aktivni filtri so primerni za kompenzacijo diskretnih sistemskih obremenitev.
Pasivni filtri so primerni za tradicionalne metode.Pasivni filter se je prvi pojavil zaradi svoje enostavne in jasne strukture, nizke investicije v projekt, visoke zanesljivosti delovanja in nizkih stroškov delovanja.Ostajajo ključno sredstvo za zatiranje impulznih tokov.LC filter je tradicionalna pasivna naprava za dušenje harmonikov visokega reda.Je ustrezna kombinacija filtrirnih kondenzatorjev, reaktorjev in uporov ter je priključena vzporedno z virom harmonikov visokega reda.Poleg funkcije filtriranja ima tudi funkcijo neveljavne kompenzacije.Takšne naprave imajo nekaj nepremostljivih pomanjkljivosti.Ključ je zelo enostavno preobremeniti in ob preobremenitvi bo izgorel, kar bo povzročilo, da faktor moči preseže standard, nadomestilo in kazen.Poleg tega so pasivni filtri brez nadzora, zato bodo sčasoma dodatne spremembe krhkosti ali omrežne obremenitve spremenile serijsko resonanco in zmanjšale učinek filtra.Še pomembneje je, da lahko pasivni filter filtrira samo eno harmonično komponento visokega reda (če obstaja filter, lahko filtrira samo tretji harmonik), tako da je mogoče, če se filtrirajo različne frekvence harmonikov visokega reda, uporabiti različne filtre za povečanje naložba v opremo.
V različnih državah po svetu obstaja veliko vrst aktivnih filtrov, ki lahko sledijo in kompenzirajo impulzne tokove različnih frekvenc in amplitud, na kompenzacijske karakteristike pa ne bo vplivala karakteristična impedanca električnega omrežja.Osnovna teorija aktivnih elektroenergetskih filtrov se je rodila v šestdesetih letih 20. stoletja, čemur je sledilo izboljšanje tehnologije integriranih vezij s polnim nadzorom velike, srednje in majhne izhodne moči, izboljšanje krmilnega sistema s širinsko modulacijo impulza in harmoniki, ki temeljijo na teorija trenutne hitrosti reaktivne obremenitve.Jasen predlog sedanje metode spremljanja trenutne hitrosti je privedel do hitrega razvoja filtrov za aktivno elektroenergetiko.Njegov osnovni koncept je spremljanje harmoničnega toka, ki izvira iz kompenzacijskega cilja, kompenzacijska oprema pa ustvari frekvenčni pas kompenzacijskega toka z enako velikostjo in nasprotno polarnostjo kot harmonični tok, tako da izravna impulzni tok, ki ga povzroča impulzni tok. izvor izvirne linije in nato naredi tok električnega omrežja Vključene so samo osnovne porcije.Glavni del je generator harmoničnega valovanja in samodejni nadzorni sistem, to pomeni, da deluje prek tehnologije digitalne obdelave slik, ki nadzoruje triodo s hitro izolacijsko plastjo.
Na tej stopnji so se z vidika posebne regulacije impulznega toka pojavili pasivni filtri in aktivni filtri v obliki komplementarnih in mešanih aplikacij, ki v celoti izkoriščajo prednosti aktivnih filtrov, kot so preprosta in jasna struktura, enostavno vzdrževanje, nizki stroški. , in dobro kompenzacijsko uspešnost.Znebi se napak velikega obsega in povečanih stroškov aktivnega filtra ter združi oboje skupaj, da celotna sistemska programska oprema doseže odlično zmogljivost.
2.2 Zmanjšajte impedanco zanke in prekinite metodo prenosnega voda
Osnovni vzrok za nastanek harmonikov je posledica uporabe nelinearnih bremen, zato je osnovna rešitev ločitev električnih vodov bremen, ki ustvarjajo harmonike, od električnih vodov bremen, občutljivih na harmonike.Izkrivljeni tok, ki ga ustvari nelinearna obremenitev, povzroči popačen padec napetosti na impedanci kabla, sintetizirana popačena napetostna valovna oblika pa se uporabi za druga obremenitve, priključene na isti vod, kjer tečejo višji harmonični tokovi.Zato je mogoče ukrepe za zmanjšanje škode zaradi impulznega toka vzdrževati tudi s povečanjem površine prečnega prereza kabla in zmanjšanjem impedance zanke.Trenutno se na Kitajskem pogosto uporabljajo metode, kot so povečanje zmogljivosti transformatorja, povečanje prečnega prereza kablov, zlasti povečanje prečnega prereza nevtralnih kablov in izbira zaščitnih komponent, kot so odklopniki in varovalke.Vendar ta metoda ne more bistveno odpraviti harmonikov, ampak zmanjša zaščitne karakteristike in funkcije, poveča investicijo in poveča skrite nevarnosti v sistemu napajanja.Povežite linearne obremenitve in nelinearne obremenitve iz istega napajanja
Izhodne točke (PCC) začnejo napajati vezje posamično, tako da napetosti izven okvirja iz diskretnih obremenitev ni mogoče prenesti na linearno obremenitev.To je idealna rešitev za trenutno harmonično težavo.
2.3 Uporabite smaragdno zeleno napajanje pretvornika brez harmoničnega onesnaženja
Standard kakovosti zelenega pretvornika je, da sta vhodni in izhodni tok sinusni val, faktor vhodne moči je mogoče nadzorovati, faktor moči je mogoče nastaviti na 1 pod katero koli obremenitvijo, izhodno frekvenco močnostne frekvence pa je mogoče poljubno nadzorovati.Vgrajeni AC reaktor frekvenčnega pretvornika lahko dobro zaduši harmonike in zaščiti usmerniški most pred vplivom trenutnega strmega vala napajalne napetosti.Praksa kaže, da je harmonični tok brez reaktorja očitno večji od tistega z reaktorjem.Da bi zmanjšali motnje, ki jih povzroča harmonično onesnaženje, je v izhodnem vezju frekvenčnega pretvornika nameščen filter za hrup.Ko frekvenčni pretvornik to dopušča, se nosilna frekvenca frekvenčnega pretvornika zmanjša.Poleg tega se v frekvenčnih pretvornikih velike moči običajno uporablja 12- ali 18-impulzno usmerjanje, s čimer se zmanjša vsebnost harmonikov v napajalniku z odpravo nizkih harmonikov.Na primer, 12 impulzov, najnižji harmoniki so 11., 13., 23. in 25. harmonik.Podobno je za 18 posameznih impulzov nekaj harmonikov 17. in 19. harmonik.
Tehnologijo z nizkimi harmoniki, ki se uporablja pri mehkih zaganjalnikih, je mogoče povzeti na naslednji način:
(1) Serijsko množenje napajalnega modula pretvornika izbere 2 ali približno 2 zaporedno povezana napajalna modula pretvornika in odstrani harmonične komponente glede na kopičenje valov.
(2) Usmerniško vezje se poveča.Mehki zaganjalniki z modulacijo širine impulza uporabljajo 121-pulzne, 18- ali 24-impulzne usmernike za zmanjšanje impulznih tokov.
(3) Ponovna uporaba zaporednih napajalnih modulov razsmernika, z uporabo 30 enoimpulznih serijskih napajalnih modulov pretvornika in ponovne uporabe napajalnega tokokroga je mogoče zmanjšati impulzni tok.
(4) Uporabite novo metodo modulacije pretvorbe frekvence enosmernega toka, kot je diamantna modulacija vektorskega materiala delovne napetosti.Trenutno številni proizvajalci razsmernikov pripisujejo velik pomen harmoničnemu problemu in tehnično zagotovijo okolju prijaznejši razsmernik med načrtovanjem ter temeljno rešijo harmonični problem.
3 Zaključek
Na splošno lahko jasno razumemo vzrok za harmonike.Kar zadeva dejansko delovanje, lahko ljudje izberejo pasivne filtre in aktivne filtre, da zmanjšajo karakteristično impedanco zanke, prekinejo relativno pot harmoničnega prenosa, razvijejo in uporabijo zelene mehke zaganjalnike brez harmoničnega onesnaženja ter obračajo mehke harmonike, ki jih ustvarja zaganjalnik se krmili v majhnem območju.
Čas objave: 13. aprila 2023