Frekans dönüştürücüler, endüstriyel üretimde değişken hızlı iletim sistemi endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaktadır.Evirici doğrultucu devresinin güç anahtarlama karakteristikleri nedeniyle, anahtarlama güç kaynağında tipik bir ayrık sistem yükü üretilir.Frekans dönüştürücü genellikle sahadaki bilgisayarlar ve sensörler gibi diğer cihazlarla eş zamanlı olarak çalışır.Bu cihazlar çoğunlukla yakınlara kurulur ve birbirlerini etkileyebilir.Bu nedenle, frekans dönüştürücü tarafından temsil edilen güç elektroniği ekipmanı, kamu elektrik şebekesindeki önemli harmonik kaynaklardan biridir ve güç elektroniği ekipmanı tarafından üretilen harmonik kirlilik, güç elektroniği teknolojisinin gelişmesinin önündeki ana engel haline gelmiştir.
1.1 Harmonik nedir?
Harmoniklerin temel nedeni ayrık sistem yüklemesidir.Yük üzerinden bir akım aktığında, uygulanan voltaj ile doğrusal bir ilişki yoktur ve sinüs dalgası dışında bir akım akarak daha yüksek harmonikler üretir.Harmonik frekanslar, temel frekansın tam sayı katlarıdır.Fransız matematikçi Fourier'nin (M.Fourier) analiz ilkesine göre, tekrar eden herhangi bir dalga biçimi, temel frekans ve bir dizi temel frekans katlarının harmonikleri dahil olmak üzere sinüs dalga bileşenlerine ayrıştırılabilir.Harmonikler sinüzoidal dalga biçimleridir ve her sinüzoidal dalga biçimi genellikle farklı bir frekansa, genliğe ve faz açısına sahiptir.Harmonikler çift ve tek harmonikler olarak ayrılabilir; üçüncü, beşinci ve yedinci sayılar tek harmonikler ve ikinci, on dördüncü, altıncı ve sekizinci sayılar çift harmoniklerdir.Örneğin, temel dalga 50Hz olduğunda, ikinci harmonik 10Hz ve üçüncü harmonik 150Hz'dir.Genel olarak, tek harmonikler çift harmoniklerden daha zararlıdır.Dengeli bir üç fazlı sistemde simetri nedeniyle çift harmonikler ortadan kaldırılmıştır ve sadece tek harmonikler mevcuttur.Üç fazlı doğrultucu yükü için harmonik akımı 6n 1 harmoniktir, örneğin 5, 7, 11, 13, 17, 19, vb. Yumuşak yolverici anahtarı 5. ve 7. harmoniklere neden olur.
1.2 Harmonik kontrol için ilgili standartlar
Sürücü harmonik kontrolü aşağıdaki standartlara dikkat etmelidir: parazit önleme standartları: EN50082-1, -2, EN61800-3: radyasyon standartları: EN5008l-1, -2, EN61800-3.Özellikle IEC10003, IEC1800-3 (EN61800-3), IEC555 (EN60555) ve IEEE519-1992.
Genel parazit önleme standartları EN50081 ve EN50082 ve frekans dönüştürücü standardı EN61800 (1ECl800-3), farklı ortamlarda çalışan ekipmanın radyasyon ve parazit önleme düzeylerini tanımlar.Yukarıda belirtilen standartlar, farklı çevresel koşullar altında kabul edilebilir radyasyon seviyelerini tanımlar: seviye L, radyasyon limiti yok.Etkilenmemiş doğal ortamlarda yumuşak yol verici kullanan kullanıcılar ve radyasyon kaynağı kısıtlamalarını kendi başına çözen kullanıcılar için uygundur.Sınıf h, EN61800-3 tarafından belirtilen sınırdır, birinci ortam: sınır dağılımı, ikinci ortam.Radyo frekansı filtresi için bir seçenek olarak, radyo frekansı filtresiyle donatılmış kontrollü başlatıcı, genellikle endüstriyel olmayan ortamlarda kullanılan ticari seviyeyi karşılayabilir.
2 Harmonik kontrol önlemleri
Harmonik sorunlar yönetilebilir, radyasyon paraziti ve güç kaynağı sistemi paraziti önlenebilir ve ekranlama, izolasyon, topraklama ve filtreleme gibi teknik önlemler alınabilir.
(1) Pasif filtre veya aktif filtre uygulayın;
(2) Transformatörü kaldırın, devrenin karakteristik empedansını azaltın ve güç hattını ayırın;
(3) Yeşil kontrollü başlatıcı kullanın, darbe akımı kirliliği yok.
2.1 Pasif veya aktif filtreler kullanma
Pasif filtreler, anahtarlamalı güç kaynaklarının karakteristik empedansını özel frekanslarda değiştirmek için uygun olup, kararlı ve değişmeyen sistemler için uygundur.Aktif filtreler, ayrık sistem yüklerini dengelemek için uygundur.
Pasif filtreler geleneksel yöntemler için uygundur.Basit ve anlaşılır yapısı, düşük proje yatırımı, yüksek işletme güvenilirliği ve düşük işletme maliyeti nedeniyle ilk olarak pasif filtre ortaya çıktı.Darbeli akımları bastırmanın ana yolu olmaya devam ediyorlar.LC filtresi, geleneksel bir pasif yüksek dereceli harmonik bastırma cihazıdır.Filtre kondansatörleri, reaktörler ve dirençlerin uygun bir kombinasyonudur ve yüksek dereceli harmonik kaynağa paralel bağlanır.Filtreleme işlevine ek olarak, geçersiz bir telafi işlevi de vardır.Bu tür cihazların bazı aşılmaz dezavantajları vardır.Anahtarın aşırı yüklenmesi çok kolaydır ve aşırı yüklendiğinde yanacak, bu da güç faktörünün standardı, tazminatı ve cezayı aşmasına neden olacaktır.Ek olarak, pasif filtreler kontrolden çıktı, bu nedenle zamanla ek kırılganlık veya ağ yükü değişiklikleri seri rezonansı değiştirecek ve filtre etkisini azaltacaktır.Daha da önemlisi, pasif filtre yalnızca bir yüksek dereceli harmonik bileşeni filtreleyebilir (bir filtre varsa, yalnızca üçüncü harmoniği filtreleyebilir), böylece farklı yüksek dereceli harmonik frekansları filtrelenirse, artırmak için farklı filtreler kullanılabilir. ekipman yatırımı.
Dünyanın çeşitli ülkelerinde, farklı frekans ve amplitüdlerdeki darbe akımlarını takip edebilen ve telafi edebilen birçok türde aktif filtre vardır ve kompanzasyon özellikleri, güç şebekesinin karakteristik empedansından etkilenmeyecektir.Aktif güç mühendisliği filtrelerinin temel teorisi 1960'larda doğdu, ardından büyük, orta ve küçük çıkış gücü tam kontrollü entegre devre teknolojisinin geliştirilmesi, darbe genişlik modülasyonu kontrol sisteminin iyileştirilmesi ve harmoniklere dayalı harmonikler geldi. anlık hızlı reaktif yük teorisi.Mevcut anlık hız izleme yönteminin net önerisi, aktif güç mühendisliği filtrelerinin hızla gelişmesine yol açmıştır.Temel konsepti, kompanzasyon hedefinden kaynaklanan harmonik akımı izlemektir ve kompanzasyon ekipmanı, darbe akımının neden olduğu darbe akımını dengelemek için harmonik akımla aynı boyutta ve ters polaritede bir telafi akımı frekans bandı oluşturur. orijinal hattın kaynağı ve ardından güç şebekesinin akımını yapın Yalnızca temel servisler dahildir.Ana kısım, harmonik dalga üreteci ve otomatik kontrol sistemidir, yani hızlı yalıtım katmanı triyotunu kontrol eden dijital görüntü işleme teknolojisi ile çalışır.
Bu aşamada özel darbe akım kontrolü açısından aktif filtrelerin basit ve net yapı, kolay bakım, düşük maliyet gibi avantajlarından sonuna kadar yararlanılarak pasif filtreler ve aktif filtreler tamamlayıcı ve karma uygulamalar şeklinde karşımıza çıkmıştır. ve iyi tazminat performansı.Aktif filtrenin büyük hacminin ve artan maliyetinin kusurlarından kurtulur ve ikisini bir araya getirerek tüm sistem yazılımının mükemmel performans elde etmesini sağlar.
2.2 Döngü empedansını azaltın ve iletim hattı yöntemini kesin
Harmonik üretiminin temel nedeni doğrusal olmayan yüklerin kullanılmasından kaynaklanır, bu nedenle temel çözüm harmonik üreten yüklerin güç hatlarını harmoniğe duyarlı yüklerin güç hatlarından ayırmaktır.Doğrusal olmayan yük tarafından üretilen bozuk akım, kablonun empedansında bozuk bir gerilim düşüşü üretir ve sentezlenmiş bozuk gerilim dalga formu, daha yüksek harmonik akımların aktığı aynı hatta bağlı diğer yüklere uygulanır.Bu nedenle, darbe akımı hasarını azaltmaya yönelik önlemler, kablonun kesit alanını artırarak ve döngü empedansını azaltarak da korunabilir.Şu anda Çin'de trafo kapasitesinin arttırılması, kabloların kesit alanının arttırılması, özellikle nötr kabloların kesit alanının arttırılması, devre kesici ve sigorta gibi koruyucu bileşenlerin seçilmesi gibi yöntemler yaygın olarak kullanılmaktadır.Ancak, bu yöntem temel olarak harmonikleri ortadan kaldıramaz, ancak koruma özelliklerini ve işlevlerini azaltır, yatırımı artırır ve güç kaynağı sistemindeki gizli tehlikeleri artırır.Aynı güç kaynağından doğrusal yükleri ve doğrusal olmayan yükleri bağlayın
Çıkış noktaları (PCC'ler) devreye ayrı ayrı güç sağlamaya başlar, bu nedenle ayrık yüklerden gelen çerçeve dışı voltaj doğrusal yüke aktarılamaz.Bu, akım harmonik sorununa ideal bir çözümdür.
2.3 Zümrüt yeşili invertör gücünü harmonik kirlilik olmadan uygulayın
Yeşil invertörün kalite standardı, giriş ve çıkış akımlarının sinüs dalgaları olması, giriş güç faktörünün kontrol edilebilir olması, güç faktörünün herhangi bir yük altında 1'e ayarlanabilmesi ve güç frekansının çıkış frekansının keyfi olarak kontrol edilebilmesidir.Frekans dönüştürücünün yerleşik AC reaktörü, harmonikleri iyi bir şekilde bastırabilir ve doğrultucu köprüsünü, güç kaynağı voltajının anlık dik dalgasının etkisinden koruyabilir.Uygulama, reaktörsüz harmonik akımın, reaktörlü olandan açıkça daha yüksek olduğunu göstermektedir.Harmonik kirliliğin neden olduğu paraziti azaltmak için, frekans dönüştürücünün çıkış devresine bir gürültü filtresi takılmıştır.Frekans dönüştürücü izin verdiğinde, frekans dönüştürücünün taşıyıcı frekansı azaltılır.Ek olarak, yüksek güçlü frekans dönüştürücülerde genellikle 12 darbeli veya 18 darbeli doğrultma kullanılır, böylece düşük harmonikleri ortadan kaldırarak güç kaynağındaki harmonik içeriği azaltır.Örneğin 12 darbe, en düşük harmonikler 11., 13., 23. ve 25. harmoniklerdir.Benzer şekilde, 18 tek darbe için birkaç harmonik, 17. ve 19. harmoniklerdir.
Yumuşak yol vericilerde kullanılan düşük harmonik teknolojisi şu şekilde özetlenebilir:
(1) İnvertör güç kaynağı modülünün seri çoğalması, 2 veya yaklaşık 2 seri bağlı invertör güç kaynağı modülü seçer ve dalga formu birikimine göre harmonik bileşenleri ortadan kaldırır.
(2) Doğrultucu devresi artar.Darbe genişlik modülasyonlu kontrollü yol vericiler, darbe akımlarını azaltmak için 121 darbeli, 18 darbeli veya 24 darbeli doğrultucular kullanır.
(3) İnvertör güç modüllerinin seri olarak yeniden kullanılması, 30 adet tek darbeli seri inverter güç modülü kullanılarak ve güç devresinin yeniden kullanılmasıyla darbe akımı azaltılabilir.
(4) Çalışma voltajı vektör malzemesinin elmas modülasyonu gibi yeni bir DC frekans dönüştürme modülasyonu yöntemi kullanın.Şu anda birçok invertör üreticisi harmonik problemine büyük önem vermekte ve teknik olarak invertörün tasarım sırasında yeşillenmesini sağlamakta ve temel olarak harmonik problemini çözmektedir.
3 Sonuç
Genel olarak, harmoniklerin nedenini açıkça anlayabiliriz.Gerçek çalışma açısından, insanlar döngünün karakteristik empedansını azaltmak, harmonik iletiminin göreceli yolunu kesmek, harmonik kirlilik olmadan yeşil yumuşak yol vericiler geliştirmek ve uygulamak ve yumuşak harmonikleri açmak için pasif filtreler ve aktif filtreler seçebilirler. marş motoru küçük bir aralıkta kontrol edilir.
Gönderim zamanı: 13 Nisan 2023