Taajuusmuuttajat ovat laajalti käytössä muuttuvanopeuksisten siirtojärjestelmien teollisuudessa teollisessa tuotannossa.Invertterin tasasuuntauspiirin tehonkytkentäominaisuuksien vuoksi sen hakkuriteholähteeseen syntyy tyypillinen erillinen järjestelmäkuorma.Taajuusmuuttaja toimii yleensä samanaikaisesti muiden laitteiden, kuten tietokoneiden ja paikan päällä olevien antureiden kanssa.Nämä laitteet on useimmiten asennettu lähelle ja voivat vaikuttaa toisiinsa.Siksi taajuusmuuttajan edustamat tehoelektroniikkalaitteet ovat yksi tärkeimmistä harmonisten lähteistä julkisessa sähköverkossa, ja tehoelektroniikkalaitteiden tuottamasta harmonisesta saasteesta on tullut tärkein este itse tehoelektroniikkatekniikan kehitykselle.
1.1 Mitä harmoniset ovat
Yliaaltojen perimmäinen syy on diskreetti järjestelmän kuormitus.Kun virta kulkee kuorman läpi, ei ole lineaarista suhdetta käytettyyn jännitteeseen, vaan virtaa on muu kuin siniaalto, jolloin syntyy korkeampia harmonisia.Harmoniset taajuudet ovat perustaajuuden kokonaislukukertoja.Ranskalaisen matemaatikon Fourier'n (M.Fourier) analyysiperiaatteen mukaan mikä tahansa toistuva aaltomuoto voidaan hajottaa siniaaltokomponenteiksi, mukaan lukien perustaajuuden ja perustaajuuden kerrannaisten sarjan harmoniset.Harmoniset ovat siniaaltomuotoja, ja jokaisella siniaaltomuodolla on usein eri taajuus, amplitudi ja vaihekulma.Yliaallot voidaan jakaa parillisiin ja parittoihin harmonisiin, kolmas, viides ja seitsemäs numero ovat parittomia ja toinen, neljästoista, kuudes ja kahdeksas numero parillisia harmonisia.Esimerkiksi kun perusaalto on 50 Hz, toinen harmoninen on 10 Hz ja kolmas harmoninen on 150 Hz.Yleensä parittomat harmoniset ovat vahingollisempia kuin parilliset harmoniset.Tasapainotetussa kolmivaihejärjestelmässä on symmetrian vuoksi eliminoitu parilliset harmoniset ja vain parittomat harmoniset ovat olemassa.Kolmivaiheisen tasasuuntaajan kuorman harmoninen virta on 6n 1 harmoninen, kuten 5, 7, 11, 13, 17, 19 jne. Pehmeäkäynnistyspainike aiheuttaa 5. ja 7. harmonisen.
1.2 Asiaankuuluvat harmonisten säätöjen standardit
Invertterin harmonisen ohjauksen tulee kiinnittää huomiota seuraaviin standardeihin: häiriönestostandardit: EN50082-1, -2, EN61800-3: säteilystandardit: EN5008l-1, -2, EN61800-3.Erityisesti IEC10003, IEC1800-3 (EN61800-3), IEC555 (EN60555) ja IEEE519-1992.
Yleiset häiriönestostandardit EN50081 ja EN50082 sekä taajuusmuuttajastandardi EN61800 (1ECl800-3) määrittelevät eri ympäristöissä toimivien laitteiden säteily- ja häiriönestotasot.Edellä mainitut standardit määrittelevät hyväksyttävät säteilytasot erilaisissa ympäristöolosuhteissa: taso L, ei säteilyrajaa.Se soveltuu käyttäjille, jotka käyttävät pehmokäynnistintä koskemattomissa luonnonympäristöissä sekä käyttäjille, jotka ratkaisevat säteilylähteiden rajoitukset itse.Luokka h on standardin EN61800-3 määrittelemä raja, ensimmäinen ympäristö: rajajakauma, toinen ympäristö.Vaihtoehtona radiotaajuussuodattimelle, radiotaajuussuodattimella varustettu pehmokäynnistin voi täyttää kaupallisen tason, jota yleensä käytetään ei-teollisessa ympäristössä.
2 Harmonisen hallintatoimenpiteet
Harmonisia ongelmia voidaan hallita, säteilyhäiriöitä ja virransyöttöjärjestelmän häiriöitä voidaan vaimentaa ja teknisiä toimenpiteitä, kuten suojausta, eristystä, maadoitusta ja suodatusta voidaan ottaa käyttöön.
(1) Käytä passiivista tai aktiivista suodatinta;
(2) Nosta muuntaja, vähennä piirin ominaisimpedanssia ja irrota virtajohto;
(3) Käytä vihreää pehmokäynnistintä, ei pulssivirran saastumista.
2.1 Passiivisten tai aktiivisten suodattimien käyttö
Passiivisuotimet soveltuvat hakkuriteholähteiden ominaisimpedanssin muuttamiseen erikoistaajuuksilla, ja ne sopivat järjestelmiin, jotka ovat vakaita ja muuttumattomia.Aktiivisuotimet soveltuvat kompensoimaan erillisiä järjestelmän kuormituksia.
Passiivisuodattimet sopivat perinteisiin menetelmiin.Passiivinen suodatin ilmestyi ensimmäisenä yksinkertaisen ja selkeän rakenteensa, alhaisen projektiinvestoinnin, korkean toimintavarmuuden ja alhaisten käyttökustannusten vuoksi.Ne ovat edelleen avainkeino pulssivirtojen vaimentamiseen.LC-suodatin on perinteinen passiivinen korkealuokkainen harmoninen vaimennuslaite.Se on sopiva yhdistelmä suodatinkondensaattoreita, reaktoreita ja vastuksia, ja se on kytketty rinnan korkealuokkaisen harmonisen lähteen kanssa.Suodatustoiminnon lisäksi siinä on myös virheellinen kompensointitoiminto.Tällaisilla laitteilla on joitain ylitsepääsemättömiä haittoja.Avain on erittäin helppo ylikuormittaa, ja se palaa ylikuormitettuna, jolloin tehokerroin ylittää standardin, korvauksen ja rangaistuksen.Lisäksi passiiviset suodattimet eivät ole hallinnassa, joten ajan myötä ylimääräiset haurauden tai verkon kuormituksen muutokset muuttavat sarjan resonanssia ja vähentävät suodattimen vaikutusta.Vielä tärkeämpää on, että passiivinen suodatin voi suodattaa vain yhden korkean kertaluvun harmonisen komponentin (jos on suodatin, se voi suodattaa vain kolmannen harmonisen), joten jos eri korkealuokkaisia harmonisia taajuuksia suodatetaan, eri suodattimia voidaan käyttää lisäämään. laiteinvestointeja.
Maailman eri maissa on monenlaisia aktiivisia suodattimia, jotka voivat seurata ja kompensoida eri taajuisia ja amplitudisia pulssivirtoja, eikä sähköverkon ominaisimpedanssi vaikuta kompensointiominaisuuksiin.Aktiivitehotekniikan suodattimien perusteoria syntyi 1960-luvulla, jota seurasi suuren, keskisuuren ja pienen lähtötehon täyden ohjauksen integroidun piiritekniikan parantaminen, pulssinleveyden modulaation ohjausjärjestelmän ja yliaaltojen parantaminen. hetkellisen nopeuden reaktiivisen kuormituksen teoria.Selkeä ehdotus nykyisestä hetkellisen nopeudenvalvontamenetelmästä on johtanut aktiivisten tehoteknisten suodattimien nopeaan kehitykseen.Sen perusajatuksena on valvoa kompensointikohteesta peräisin olevaa harmonista virtaa, ja kompensointilaitteisto luo taajuuskaistan kompensointivirtaa, jonka koko ja napaisuus ovat samat kuin harmoninen virta, joka kompensoi pulssivirran aiheuttamaa pulssivirtaa. lähde alkuperäisestä linjasta ja tee sitten sähköverkon virta Vain perusannokset sisältyvät.Pääosa on harmonisen aallon generaattori ja automaattinen ohjausjärjestelmä, eli se toimii digitaalisen kuvankäsittelytekniikan kautta, joka ohjaa nopeaa eristyskerrostriodia.
Tässä vaiheessa erityisen pulssivirran ohjauksen näkökulmasta passiiviset suodattimet ja aktiiviset suodattimet ovat ilmestyneet täydentävien ja sekoitettujen sovellusten muodossa hyödyntäen täysimääräisesti aktiivisten suodattimien etuja, kuten yksinkertaista ja selkeää rakennetta, helppoa huoltoa, edullisia kustannuksia. , ja hyvä kompensointisuoritus.Se poistaa suuren volyymin vioista ja aktiivisen suodattimen kohonneista kustannuksista ja yhdistää nämä kaksi yhteen saadakseen koko järjestelmäohjelmistosta erinomaisen suorituskyvyn.
2.2 Pienennä silmukan impedanssia ja katkaise siirtolinjamenetelmä
Yliaaltojen muodostumisen perimmäinen syy johtuu epälineaaristen kuormien käytöstä, joten perusratkaisuna on erottaa harmonisia synnyttävien kuormien voimajohdot harmonisherkkien kuormien voimalinjoista.Epälineaarisen kuorman synnyttämä vääristynyt virta aiheuttaa vääristyneen jännitehäviön kaapelin impedanssiin ja syntetisoitu vääristynyt jänniteaaltomuoto kohdistuu muihin samaan linjaan kytkettyihin kuormiin, joissa kulkee suurempia harmonisia virtoja.Siksi pulssivirtavaurioita vähentäviä toimenpiteitä voidaan ylläpitää myös lisäämällä kaapelin poikkipinta-alaa ja pienentämällä silmukan impedanssia.Tällä hetkellä Kiinassa käytetään laajalti menetelmiä, kuten muuntajan kapasiteetin lisääminen, kaapelien poikkipinta-alan kasvattaminen, erityisesti nollakaapeleiden poikkipinta-alan kasvattaminen sekä suojakomponenttien, kuten katkaisijoiden ja sulakkeiden, valinta.Tämä menetelmä ei kuitenkaan voi poistaa yliaaltoja perusteellisesti, vaan heikentää suojausominaisuuksia ja -toimintoja, lisää investointeja ja lisää piileviä vaaroja tehonsyöttöjärjestelmässä.Liitä lineaariset ja epälineaariset kuormat samasta virtalähteestä
Poistopisteet (PCC:t) alkavat syöttää virtaa piiriin yksitellen, joten erillisten kuormien kehyksen ulkopuolista jännitettä ei voida siirtää lineaariseen kuormaan.Tämä on ihanteellinen ratkaisu nykyiseen harmoniseen ongelmaan.
2.3 Käytä smaragdinvihreää invertteritehoa ilman harmonista saastetta
Vihreän invertterin laatustandardi on, että tulo- ja lähtövirrat ovat siniaaltoja, tulotehokerroin on säädettävissä, tehokerroin voidaan asettaa arvoon 1 millä tahansa kuormituksella ja tehotaajuuden lähtötaajuutta voidaan ohjata mielivaltaisesti.Taajuusmuuttajan sisäänrakennettu AC-reaktori voi hyvin vaimentaa yliaaltoja ja suojata tasasuuntaussiltaa syöttöjännitteen hetkellisen jyrkän aallon vaikutukselta.Käytäntö osoittaa, että harmoninen virta ilman reaktoria on selvästi suurempi kuin reaktorilla.Harmonisen saastumisen aiheuttamien häiriöiden vähentämiseksi taajuusmuuttajan lähtöpiiriin asennetaan kohinasuodatin.Kun taajuusmuuttaja sallii, taajuusmuuttajan kantoaaltotaajuutta pienennetään.Lisäksi suuritehoisissa taajuusmuuttajissa käytetään yleensä 12- tai 18-pulssista tasasuuntausta, mikä vähentää teholähteen harmonista sisältöä eliminoimalla matalat harmoniset.Esimerkiksi 12 pulssia, pienimmät harmoniset ovat 11., 13., 23. ja 25. harmoninen.Samoin 18 yksittäisen pulssin kohdalla harvat harmoniset ovat 17. ja 19. harmoninen.
Pehmokäynnistimissä käytetty matalaharmoninen tekniikka voidaan tiivistää seuraavasti:
(1) Invertterin teholähdemoduulin sarjan kertominen valitsee 2 tai noin 2 sarjaan kytkettyä invertteriteholähdemoduulia ja eliminoi harmoniset komponentit aaltomuodon kertymisen mukaan.
(2) Tasasuuntaajapiiri kasvaa.Pulssinleveysmodulaatiopehmokäynnistimet käyttävät 121-, 18- tai 24-pulssisia tasasuuntaajia pulssivirtojen vähentämiseen.
(3) Invertterin tehomoduulien uudelleenkäyttö sarjassa käyttämällä 30 yhden pulssin sarjan invertteritehomoduulia ja käyttämällä tehopiiriä uudelleen, pulssivirtaa voidaan vähentää.
(4) Käytä uutta DC-taajuusmuunnosmodulaatiomenetelmää, kuten käyttöjännitevektorimateriaalin timanttimodulaatiota.Tällä hetkellä monet invertterivalmistajat pitävät harmonista ongelmaa erittäin tärkeänä ja varmistavat teknisesti invertterin ympäristöystävällisyyden suunnittelun aikana ja ratkaisevat pohjimmiltaan harmonisen ongelman.
3 Johtopäätös
Yleisesti ottaen voimme selvästi ymmärtää harmonisten syyn.Varsinaisen toiminnan kannalta ihmiset voivat valita passiivisia suodattimia ja aktiivisia suodattimia vähentämään silmukan ominaisimpedanssia, katkaisemaan harmonisen siirtotien suhteellista polkua, kehittämään ja käyttämään vihreitä pehmokäynnistimiä ilman harmonista saastetta ja kääntämään pehmeää. käynnistintä ohjataan pienellä alueella.
Postitusaika: 13.4.2023