Os conversores de frecuencia son amplamente utilizados na industria de sistemas de transmisión de velocidade variable na produción industrial.Debido ás características de conmutación de enerxía do circuíto rectificador do inversor, xérase unha carga típica do sistema discreto na súa fonte de alimentación de conmutación.O conversor de frecuencia adoita funcionar simultaneamente con outros dispositivos, como ordenadores e sensores no lugar.Estes dispositivos están instalados na súa maioría nas proximidades e poden afectarse entre si.Polo tanto, o equipo electrónico de potencia representado polo conversor de frecuencia é unha das fontes harmónicas importantes na rede eléctrica pública, e a contaminación harmónica xerada polos equipos electrónicos de potencia converteuse no principal obstáculo para o desenvolvemento da propia tecnoloxía electrónica de potencia.
1.1 Que son os harmónicos
A causa raíz dos harmónicos é a carga discreta do sistema.Cando unha corrente circula pola carga, non existe unha relación lineal coa tensión aplicada, e unha corrente que non sexa a onda sinusoidal flúe, xerando harmónicos máis altos.As frecuencias harmónicas son múltiplos enteiros da frecuencia fundamental.Segundo o principio de análise do matemático francés Fourier (M.Fourier), calquera forma de onda repetitiva pode descompoñerse en compoñentes de onda sinusoidal incluíndo a frecuencia fundamental e os harmónicos dunha serie de múltiplos de frecuencia fundamental.Os harmónicos son formas de onda sinusoidais, e cada forma de onda sinusoidal adoita ter unha frecuencia, amplitude e ángulo de fase diferentes.Os harmónicos pódense dividir en harmónicos pares e impares, os números terceiro, quinto e sétimo son harmónicos impares e os números segundo, décimo cuarto, sexto e oitavo son harmónicos pares.Por exemplo, cando a onda fundamental é de 50 Hz, o segundo harmónico é de 10 Hz e o terceiro harmónico é de 150 Hz.En xeral, os harmónicos impares son máis prexudiciais que os pares.Nun sistema trifásico equilibrado, debido á simetría, elimináronse os harmónicos pares e só existen os armónicos impares.Para a carga do rectificador trifásico, a corrente harmónica é 6n 1 harmónica, como 5, 7, 11, 13, 17, 19, etc. A tecla de arranque suave provoca os harmónicos 5 e 7.
1.2 Estándares relevantes para o control harmónico
O control harmónico do inversor debe prestar atención ás seguintes normas: normas antiinterferencias: EN50082-1, -2, EN61800-3: normas de radiación: EN5008l-1, -2, EN61800-3.Especialmente IEC10003, IEC1800-3 (EN61800-3), IEC555 (EN60555) e IEEE519-1992.
As normas xerais anti-interferencia EN50081 e EN50082 e a norma do convertidor de frecuencia EN61800 (1ECl800-3) definen os niveis de radiación e anti-interferencia dos equipos que operan en diferentes ambientes.As normas mencionadas anteriormente definen niveis de radiación aceptables en diferentes condicións ambientais: nivel L, sen límite de radiación.É axeitado para usuarios que usan arrancadores suaves en ambientes naturais non afectados e usuarios que resolven restricións de fontes de radiación por si mesmos.A clase h é o límite especificado pola EN61800-3, primeiro ambiente: distribución límite, segundo ambiente.Como opción para o filtro de radiofrecuencia, equipado con filtro de radiofrecuencia pode facer que o arrancador suave cumpra o nivel comercial, que normalmente se usa en ambientes non industriais.
2 Medidas de control harmónico
Pódense xestionar os problemas de harmónicos, suprimir a interferencia de radiación e as interferencias do sistema de subministración de enerxía e adoptar medidas técnicas como apantallamento, illamento, posta a terra e filtrado.
(1) Aplicar filtro pasivo ou filtro activo;
(2) Levante o transformador, reduza a impedancia característica do circuíto e desconecte a liña eléctrica;
(3) Use un arrancador suave verde, sen contaminación da corrente de pulso.
2.1 Uso de filtros pasivos ou activos
Os filtros pasivos son axeitados para cambiar a impedancia característica das fontes de alimentación conmutadas a frecuencias especiais e son axeitados para sistemas estables e que non cambian.Os filtros activos son axeitados para compensar cargas discretas do sistema.
Os filtros pasivos son axeitados para os métodos tradicionais.O filtro pasivo apareceu primeiro pola súa estrutura sinxela e clara, o baixo investimento do proxecto, a alta fiabilidade de operación e o baixo custo de operación.Seguen sendo o principal medio para suprimir as correntes pulsadas.O filtro LC é un dispositivo pasivo tradicional de supresión de harmónicos de orde superior.É unha combinación apropiada de condensadores de filtro, reactores e resistencias, e está conectado en paralelo coa fonte harmónica de orde superior.Ademais da función de filtrado, tamén ten unha función de compensación non válida.Estes dispositivos teñen algúns inconvenientes insuperables.A chave é moi fácil de sobrecargar, e queimarase cando se sobrecarga, o que fará que o factor de potencia supere o estándar, a compensación e o castigo.Ademais, os filtros pasivos están fóra de control, polo que co paso do tempo, a fragilidade adicional ou os cambios de carga da rede cambiarán a resonancia da serie e reducirán o efecto do filtro.Máis importante aínda, o filtro pasivo só pode filtrar un compoñente harmónico de orde superior (se hai un filtro, só pode filtrar o terceiro harmónico), de xeito que se se filtran diferentes frecuencias harmónicas de orde superior, pódense usar filtros diferentes para aumentar investimento en equipos.
Hai moitos tipos de filtros activos en varios países do mundo, que poden rastrexar e compensar correntes de pulso de diferentes frecuencias e amplitudes, e as características de compensación non se verán afectadas pola impedancia característica da rede eléctrica.A teoría básica dos filtros de enxeñería de potencia activa naceu na década de 1960, seguida da mellora da tecnoloxía de circuíto integrado de control total de potencia de saída grande, media e pequena, a mellora do sistema de control de modulación de ancho de pulso e os harmónicos baseados no Teoría da carga reactiva da velocidade instantánea.A proposta clara do método actual de monitorización da velocidade instantánea levou ao rápido desenvolvemento de filtros de enxeñería de enerxía activa.O seu concepto básico é supervisar a corrente harmónica que se orixina no obxectivo de compensación, e o equipo de compensación crea unha banda de frecuencia de corrente de compensación co mesmo tamaño e polaridade oposta que a corrente harmónica, para compensar a corrente de pulso causada pola corrente de pulso. fonte da liña orixinal e, a continuación, facer a corrente da rede eléctrica Só se inclúen as porcións fundamentais.A parte principal é o xerador de ondas harmónicas e o sistema de control automático, é dicir, funciona mediante a tecnoloxía de procesamento de imaxe dixital que controla o tríodo de capa illante rápida.
Nesta fase, no aspecto do control de corrente de pulso especial, apareceron filtros pasivos e filtros activos en forma de aplicacións complementarias e mixtas, facendo pleno uso das vantaxes dos filtros activos, como a estrutura simple e clara, o mantemento sinxelo e o baixo custo. , e un bo rendemento de compensación.Elimina os defectos de gran volume e o aumento do custo do filtro activo e combina os dous para que todo o software do sistema obteña un excelente rendemento.
2.2 Reducir a impedancia do bucle e cortar o método da liña de transmisión
A causa raíz da xeración de harmónicos débese ao uso de cargas non lineais, polo tanto, a solución básica é separar as liñas eléctricas das cargas xeradoras de harmónicos das liñas eléctricas das cargas sensibles aos harmónicos.A corrente distorsionada xerada pola carga non lineal produce unha caída de tensión distorsionada na impedancia do cable, e a forma de onda de tensión distorsionada sintetizada aplícase a outras cargas conectadas á mesma liña, onde flúen correntes harmónicas máis altas.Polo tanto, tamén se poden manter as medidas para reducir o dano da corrente de pulso aumentando a área de sección transversal do cable e reducindo a impedancia do bucle.Na actualidade, métodos como o aumento da capacidade do transformador, o aumento da área de sección transversal dos cables, especialmente o aumento da área de sección transversal dos cables neutros e a selección de compoñentes de protección, como interruptores e fusibles, úsanse amplamente en China.Non obstante, este método non pode eliminar fundamentalmente os harmónicos, senón que reduce as características e funcións de protección, aumenta o investimento e aumenta os perigos ocultos no sistema de alimentación.Conecte cargas lineais e cargas non lineais desde a mesma fonte de alimentación
Os puntos de saída (PCC) comezan a proporcionar enerxía ao circuíto individualmente, polo que a tensión fóra do cadro de cargas discretas non se pode transferir á carga lineal.Esta é unha solución ideal ao problema harmónico actual.
2.3 Aplicar potencia do inversor verde esmeralda sen contaminación harmónica
O estándar de calidade do inversor verde é que as correntes de entrada e saída son ondas sinusoidales, o factor de potencia de entrada é controlable, o factor de potencia pódese configurar en 1 baixo calquera carga e a frecuencia de saída da frecuencia de enerxía pódese controlar arbitrariamente.O reactor de CA incorporado do conversor de frecuencia pode suprimir ben os harmónicos e protexer a ponte rectificadora da influencia da onda empinada instantánea da tensión de alimentación.A práctica mostra que a corrente harmónica sen reactor é obviamente maior que a do reactor.Para reducir a interferencia causada pola contaminación harmónica, instálase un filtro de ruído no circuíto de saída do conversor de frecuencia.Cando o conversor de frecuencia o permite, a frecuencia portadora do conversor de frecuencia redúcese.Ademais, nos convertidores de frecuencia de alta potencia adoita utilizarse a rectificación de 12 ou 18 pulsos, reducindo así o contido harmónico na fonte de alimentación eliminando os harmónicos baixos.Por exemplo, 12 pulsos, os harmónicos máis baixos son os harmónicos 11º, 13º, 23º e 25º.Do mesmo xeito, para 18 pulsos sinxelos, os poucos harmónicos son os harmónicos 17 e 19.
A tecnoloxía de baixo harmónico utilizada nos arrancadores suaves pódese resumir do seguinte xeito:
(1) A multiplicación en serie do módulo de fonte de alimentación do inversor selecciona 2 ou preto de 2 módulos de alimentación do inversor conectados en serie e elimina os compoñentes harmónicos segundo a acumulación de forma de onda.
(2) O circuíto rectificador aumenta.Os arrancadores suaves de modulación de ancho de pulso usan rectificadores de 121, 18 ou 24 pulsos para reducir as correntes de pulso.
(3) A reutilización de módulos de potencia do inversor en serie, mediante o uso de 30 módulos de potencia do inversor de serie dun só pulso e a reutilización do circuíto de enerxía, pódese reducir a corrente de pulso.
(4) Use un novo método de modulación de conversión de frecuencia de CC, como a modulación de diamante do material vectorial de tensión de traballo.Na actualidade, moitos fabricantes de inversores conceden gran importancia ao problema harmónico, garanten tecnicamente o ecoloxismo do inversor durante o deseño e solucionan fundamentalmente o problema harmónico.
3 Conclusión
En xeral, podemos comprender claramente a causa dos harmónicos.En termos de funcionamento real, as persoas poden elixir filtros pasivos e filtros activos para reducir a impedancia característica do bucle, cortar o camiño relativo da transmisión harmónica, desenvolver e aplicar arrancadores suaves verdes sen contaminación harmónica e converter os harmónicos suaves xerados por o arrancador son controlados dentro dun pequeno rango.
Hora de publicación: 13-Abr-2023