Честотните преобразуватели се използват широко в индустрията на системите за предаване с променлива скорост в промишленото производство.Поради характеристиките на превключване на мощността на веригата на инверторния токоизправител, типично дискретно системно натоварване се генерира на нейното импулсно захранване.Честотният преобразувател обикновено работи едновременно с други устройства като компютри и сензори на място.Тези устройства са инсталирани предимно наблизо и могат да си влияят едно на друго.Следователно, силовото електронно оборудване, представено от честотен преобразувател, е един от важните източници на хармоници в обществената електрическа мрежа, а хармоничното замърсяване, генерирано от силовото електронно оборудване, се превърна в основната пречка за развитието на самата силова електронна технология.
1.1 Какво представляват хармониците
Основната причина за хармониците е дискретното натоварване на системата.Когато ток протича през товара, няма линейна връзка с приложеното напрежение и протича ток, различен от синусоида, генерирайки по-високи хармоници.Хармоничните честоти са цели числа, кратни на основната честота.Съгласно принципа за анализ на френския математик Фурие (M.Fourier), всяка повтаряща се форма на вълната може да бъде разложена на синусоидални компоненти, включително основна честота и хармоници на поредица от кратни на основната честота.Хармониците са синусоидални вълнови форми и всяка синусоидална вълнова форма често има различна честота, амплитуда и фазов ъгъл.Хармониците могат да бъдат разделени на четни и нечетни хармоници, третото, петото и седмото число са нечетни хармоници, а второто, четиринадесетото, шестото и осмото число са четни хармоници.Например, когато основната вълна е 50Hz, вторият хармоник е 10Hz, а третият хармоник е 150Hz.Като цяло нечетните хармоници са по-вредни от четните хармоници.В една балансирана трифазна система, поради симетрията, четните хармоници са елиминирани и съществуват само нечетни хармоници.За натоварването на трифазния токоизправител хармоничният ток е 6n 1 хармоник, като 5, 7, 11, 13, 17, 19 и т.н. Клавишът за софтстартер предизвиква 5-ти и 7-ми хармоник.
1.2 Съответни стандарти за хармонично управление
Хармоничното управление на инвертора трябва да обърне внимание на следните стандарти: стандарти против смущения: EN50082-1, -2, EN61800-3: стандарти за излъчване: EN5008l-1, -2, EN61800-3.Особено IEC10003, IEC1800-3 (EN61800-3), IEC555 (EN60555) и IEEE519-1992.
Общите стандарти за защита от смущения EN50081 и EN50082 и стандартът за честотен преобразувател EN61800 (1ECl800-3) определят нивата на излъчване и защита от смущения на оборудването, работещо в различни среди.Горепосочените стандарти определят допустимите нива на радиация при различни условия на околната среда: ниво L, без ограничение на радиация.Подходящо е за потребители, които използват софт стартери в незасегната естествена среда и потребители, които решават сами ограниченията на източниците на радиация.Клас h е границата, определена от EN61800-3, първа среда: гранично разпределение, втора среда.Като опция за радиочестотен филтър, оборудваният с радиочестотен филтър може да накара софтстартера да отговаря на търговското ниво, което обикновено се използва в неиндустриална среда.
2 Мерки за хармоничен контрол
Хармоничните проблеми могат да бъдат управлявани, радиационните смущения и смущенията в захранващата система могат да бъдат потиснати и могат да бъдат приети технически мерки като екраниране, изолация, заземяване и филтриране.
(1) Приложете пасивен филтър или активен филтър;
(2) Повдигнете трансформатора, намалете характеристичния импеданс на веригата и изключете електропровода;
(3) Използвайте зелен софтстартер, без замърсяване от импулсен ток.
2.1 Използване на пасивни или активни филтри
Пасивните филтри са подходящи за промяна на характеристичния импеданс на импулсни захранвания при специални честоти и са подходящи за системи, които са стабилни и не се променят.Активните филтри са подходящи за компенсиране на дискретни системни натоварвания.
Пасивните филтри са подходящи за традиционните методи.Пасивният филтър се появява първи поради своята проста и ясна структура, ниска инвестиция в проекта, висока надеждност на работа и ниски експлоатационни разходи.Те остават основното средство за потискане на импулсните токове.LC филтърът е традиционно пасивно устройство за потискане на хармониците от висок порядък.Това е подходяща комбинация от филтърни кондензатори, реактори и резистори и е свързана паралелно с източника на хармоници от висок ред.В допълнение към функцията за филтриране, той има и функция за невалидна компенсация.Такива устройства имат някои непреодолими недостатъци.Ключът е много лесен за претоварване и ще изгори при претоварване, което ще доведе до превишаване на фактора на мощността на стандарта, компенсация и наказание.В допълнение, пасивните филтри са извън контрол, така че с течение на времето допълнителна крехкост или промени в натоварването на мрежата ще променят серийния резонанс и ще намалят филтърния ефект.По-важното е, че пасивният филтър може да филтрира само един хармоничен компонент от висок ред (ако има филтър, той може да филтрира само третия хармоник), така че ако се филтрират различни хармонични честоти от висок ред, могат да се използват различни филтри за увеличаване инвестиция в оборудване.
В различни страни по света има много видове активни филтри, които могат да проследяват и компенсират импулсни токове с различни честоти и амплитуди, като характеристиките на компенсацията няма да бъдат повлияни от характеристичния импеданс на електрическата мрежа.Основната теория на филтрите за активно енергийно инженерство се ражда през 60-те години на миналия век, последвана от усъвършенстване на технологията за пълно управление на интегрални схеми с голяма, средна и малка изходна мощност, усъвършенстване на системата за контрол на модулацията на импулсната ширина и хармониците, базирани на теория на реактивното натоварване на моментната скорост.Ясното предложение за текущия метод за мониторинг на моментната скорост доведе до бързото развитие на активните енергийни филтри.Неговата основна концепция е да наблюдава хармоничния ток, произхождащ от целта на компенсацията, и компенсиращото оборудване създава честотна лента на компенсационния ток със същия размер и противоположна полярност като хармоничния ток, така че да компенсира импулсния ток, причинен от импулсния ток източник на оригиналната линия и след това направете тока на електрическата мрежа Включени са само основни порции.Основната част е генераторът на хармонични вълни и автоматичната система за управление, т.е. работи чрез технологията за цифрова обработка на изображения, която управлява триода на бързия изолационен слой.
На този етап, в аспекта на специално управление на импулсния ток, се появиха пасивни филтри и активни филтри под формата на допълващи се и смесени приложения, като се използват пълноценно предимствата на активните филтри като проста и ясна структура, лесна поддръжка, ниска цена и добро представяне на компенсацията.Той се отървава от дефектите на големия обем и повишената цена на активния филтър и комбинира двете заедно, за да направи целия системен софтуер отлична производителност.
2.2 Намалете импеданса на веригата и прекъснете метода на предавателната линия
Основната причина за генерирането на хармоници се дължи на използването на нелинейни товари, следователно основното решение е да се разделят електропроводите на генериращите хармоници товари от силовите линии на чувствителните към хармоници товари.Изкривеният ток, генериран от нелинейния товар, създава изкривен спад на напрежението върху импеданса на кабела и синтезираната форма на вълната на изкривеното напрежение се прилага към други товари, свързани към същата линия, където протичат по-високи хармонични токове.Следователно мерките за намаляване на щетите от импулсния ток могат също да се поддържат чрез увеличаване на площта на напречното сечение на кабела и намаляване на импеданса на веригата.Понастоящем в Китай се използват широко методи като увеличаване на капацитета на трансформатора, увеличаване на площта на напречното сечение на кабелите, особено увеличаване на площта на напречното сечение на неутралните кабели и избор на защитни компоненти като прекъсвачи и предпазители.Въпреки това, този метод не може фундаментално да елиминира хармониците, но намалява защитните характеристики и функции, увеличава инвестициите и увеличава скритите опасности в захранващата система.Свържете линейни товари и нелинейни товари от едно и също захранване
Точките на изход (PCC) започват да захранват веригата поотделно, така че напрежението извън рамката от дискретни товари не може да бъде прехвърлено към линейното натоварване.Това е идеално решение на текущия хармоничен проблем.
2.3 Приложете изумрудено зелено инверторно захранване без хармонично замърсяване
Стандартът за качество на зеления инвертор е, че входният и изходният ток са синусоидални, факторът на входната мощност може да се контролира, факторът на мощността може да бъде зададен на 1 при всякакво натоварване и изходната честота на честотата на мощността може да се контролира произволно.Вграденият AC реактор на честотния преобразувател може добре да потиска хармониците и да предпазва токоизправителния мост от влиянието на моментната стръмна вълна на захранващото напрежение.Практиката показва, че хармоничният ток без реактор е очевидно по-висок от този с реактор.За да се намалят смущенията, причинени от хармонично замърсяване, в изходната верига на честотния преобразувател е монтиран шумов филтър.Когато честотният преобразувател позволява, носещата честота на честотния преобразувател се намалява.В допълнение, в честотните преобразуватели с висока мощност обикновено се използва 12-импулсно или 18-импулсно коригиране, като по този начин се намалява хармоничното съдържание в захранването чрез елиминиране на ниските хармоници.Например, 12 импулса, най-ниските хармоници са 11-ти, 13-ти, 23-ти и 25-ти хармоници.По същия начин, за 18 единични импулса, малкото хармоници са 17-ти и 19-ти хармоници.
Технологията с ниски хармоници, използвана в софтстартерите, може да се обобщи, както следва:
(1) Серийното умножение на инверторния захранващ модул избира 2 или около 2 последователно свързани инверторни захранващи модула и елиминира хармоничните компоненти според натрупването на формата на вълната.
(2) Веригата на токоизправителя се увеличава.Софтстартерите с широчинно-импулсна модулация използват 121-импулсни, 18-импулсни или 24-импулсни токоизправители за намаляване на импулсните токове.
(3) Повторно използване на инверторни силови модули в серия, чрез използване на 30 едноимпулсни серийни инверторни силови модула и повторно използване на захранващата верига, импулсният ток може да бъде намален.
(4) Използвайте нов метод за модулиране на честотно преобразуване на постоянен ток, като например диамантена модулация на векторния материал на работното напрежение.Понастоящем много производители на инвертори придават голямо значение на проблема с хармониците и технически осигуряват екологизирането на инвертора по време на проектирането и фундаментално решават проблема с хармониците.
3 Заключение
Като цяло можем ясно да разберем причината за хармониците.По отношение на действителната работа, хората могат да избират пасивни филтри и активни филтри, за да намалят характеристичния импеданс на веригата, да прекъснат относителния път на хармонично предаване, да разработят и прилагат зелени меки стартери без хармонично замърсяване и да превърнат меките Хармоници, генерирани от стартерът се контролира в малък диапазон.
Време на публикуване: 13 април 2023 г