Frequentieomvormers worden veel gebruikt in de industrie van transmissiesystemen met variabele snelheid in de industriële productie.Vanwege de vermogensschakelkarakteristieken van het invertergelijkrichtcircuit wordt een typische discrete systeembelasting gegenereerd op de schakelende voeding.De frequentieomvormer werkt doorgaans gelijktijdig met andere apparaten zoals computers en sensoren ter plaatse.Deze apparaten worden meestal in de buurt geïnstalleerd en kunnen elkaar beïnvloeden.Daarom is de vermogenselektronische apparatuur die wordt vertegenwoordigd door een frequentieomvormer een van de belangrijke harmonische bronnen in het openbare elektriciteitsnet, en de harmonische vervuiling die wordt gegenereerd door vermogenselektronische apparatuur is het belangrijkste obstakel geworden voor de ontwikkeling van vermogenselektronische technologie zelf.
1.1 Wat zijn harmonischen
De hoofdoorzaak van harmonischen is discrete systeembelasting.Wanneer er een stroom door de belasting vloeit, is er geen lineaire relatie met de aangelegde spanning en vloeit er een andere stroom dan een sinusgolf, waardoor hogere harmonischen worden gegenereerd.Harmonische frequenties zijn gehele veelvouden van de fundamentele frequentie.Volgens het analyseprincipe van de Franse wiskundige Fourier (M.Fourier) kan elke zich herhalende golfvorm worden ontleed in sinusgolfcomponenten, inclusief fundamentele frequentie en harmonischen van een reeks fundamentele frequentieveelvouden.Harmonischen zijn sinusoïdale golfvormen, en elke sinusoïdale golfvorm heeft vaak een andere frequentie, amplitude en fasehoek.Harmonischen kunnen worden onderverdeeld in even en oneven harmonischen, het derde, vijfde en zevende getal zijn oneven harmonischen, en het tweede, veertiende, zesde en achtste getal zijn even harmonischen.Wanneer de fundamentele golf bijvoorbeeld 50 Hz is, is de tweede harmonische 10 Hz en de derde harmonische 150 Hz.Over het algemeen zijn oneven harmonischen schadelijker dan even harmonischen.In een gebalanceerd driefasensysteem zijn vanwege symmetrie even harmonischen geëlimineerd en bestaan er alleen oneven harmonischen.Voor de driefasige gelijkrichterbelasting is de harmonische stroom 6n 1 harmonische, zoals 5, 7, 11, 13, 17, 19, enz. De softstartertoets veroorzaakt de 5e en 7e harmonischen.
1.2 Relevante normen voor harmonische controle
De harmonische controle van de omvormer moet aandacht besteden aan de volgende normen: anti-interferentienormen: EN50082-1, -2, EN61800-3: stralingsnormen: EN5008l-1, -2, EN61800-3.Vooral IEC10003, IEC1800-3 (EN61800-3), IEC555 (EN60555) en IEEE519-1992.
De algemene anti-interferentienormen EN50081 en EN50082 en de frequentieomvormernorm EN61800 (1ECl800-3) definiëren de stralings- en anti-interferentieniveaus van apparatuur die in verschillende omgevingen werkt.De bovengenoemde normen definiëren aanvaardbare stralingsniveaus onder verschillende omgevingsomstandigheden: niveau L, geen stralingslimiet.Het is geschikt voor gebruikers die softstarters gebruiken in onaangetaste natuurlijke omgevingen en voor gebruikers die zelf beperkingen op het gebied van stralingsbronnen oplossen.Klasse h is de limiet gespecificeerd door EN61800-3, eerste omgeving: limietverdeling, tweede omgeving.Als optie voor een radiofrequentiefilter kan de softstarter, uitgerust met een radiofrequentiefilter, voldoen aan het commerciële niveau, dat meestal wordt gebruikt in een niet-industriële omgeving.
2 Harmonische controlemaatregelen
Harmonische problemen kunnen worden beheerd, stralingsinterferentie en interferentie van het voedingssysteem kunnen worden onderdrukt en technische maatregelen zoals afscherming, isolatie, aarding en filtering kunnen worden toegepast.
(1) Passief filter of actief filter toepassen;
(2) Til de transformator op, verlaag de karakteristieke impedantie van het circuit en koppel de voedingslijn los;
(3) Gebruik een groene softstarter, geen pulsstroomvervuiling.
2.1 Passieve of actieve filters gebruiken
Passieve filters zijn geschikt voor het veranderen van de karakteristieke impedantie van schakelende voedingen op speciale frequenties, en zijn geschikt voor systemen die stabiel zijn en niet veranderen.Actieve filters zijn geschikt voor het compenseren van discrete systeembelastingen.
Passieve filters zijn geschikt voor traditionele methoden.Het passieve filter verscheen als eerste vanwege zijn eenvoudige en duidelijke structuur, lage projectinvestering, hoge bedrijfsbetrouwbaarheid en lage bedrijfskosten.Ze blijven het belangrijkste middel om gepulseerde stromen te onderdrukken.Het LC-filter is een traditioneel passief apparaat voor harmonische onderdrukking van hoge orde.Het is een geschikte combinatie van filtercondensatoren, reactoren en weerstanden, en is parallel verbonden met de harmonische bron van hoge orde.Naast de filterfunctie heeft het ook een ongeldige compensatiefunctie.Dergelijke apparaten hebben enkele onoverkomelijke nadelen.De sleutel kan heel gemakkelijk worden overbelast en bij overbelasting zal hij doorbranden, waardoor de arbeidsfactor de norm, compensatie en straf overschrijdt.Bovendien zijn passieve filters onbeheersbaar, dus na verloop van tijd zullen extra verbrossing of veranderingen in de netwerkbelasting de serieresonantie veranderen en het filtereffect verminderen.Belangrijker nog is dat het passieve filter slechts één harmonische component van hoge orde kan filteren (als er een filter is, kan het alleen de derde harmonische filteren), zodat als verschillende harmonische frequenties van hoge orde worden gefilterd, verschillende filters kunnen worden gebruikt om de frequentie te verhogen. investering in apparatuur.
Er zijn veel soorten actieve filters in verschillende landen in de wereld, die pulsstromen van verschillende frequenties en amplitudes kunnen volgen en compenseren, en de compensatiekarakteristieken zullen niet worden beïnvloed door de karakteristieke impedantie van het elektriciteitsnet.De basistheorie van active power engineering-filters werd geboren in de jaren zestig, gevolgd door de verbetering van de grote, middelgrote en kleine geïntegreerde circuittechnologie met volledige controle, de verbetering van het pulsbreedtemodulatiecontrolesysteem en de harmonischen gebaseerd op de reactieve belastingstheorie met onmiddellijke snelheid.Het duidelijke voorstel van de huidige methode voor instantane snelheidsbewaking heeft geleid tot de snelle ontwikkeling van actieve energietechnische filters.Het basisconcept is het bewaken van de harmonische stroom die afkomstig is van het compensatiedoel, en de compensatieapparatuur creëert een frequentieband van compensatiestroom met dezelfde grootte en tegengestelde polariteit als de harmonische stroom, om de pulsstroom veroorzaakt door de pulsstroom te compenseren. bron van de originele lijn, en maak vervolgens de stroom van het elektriciteitsnetwerk. Alleen fundamentele services zijn inbegrepen.Het grootste deel is de harmonische golfgenerator en het automatische besturingssysteem, dat wil zeggen dat het werkt via de digitale beeldverwerkingstechnologie die de snelle isolatielaagtriode bestuurt.
In dit stadium zijn, in het aspect van speciale pulsstroomregeling, passieve filters en actieve filters verschenen in de vorm van complementaire en gemengde toepassingen, waarbij volledig gebruik wordt gemaakt van de voordelen van actieve filters, zoals een eenvoudige en duidelijke structuur, gemakkelijk onderhoud, lage kosten en goede beloningsprestaties.Het rekent af met de gebreken van het grote volume en de hogere kosten van het actieve filter, en combineert deze twee om ervoor te zorgen dat de gehele systeemsoftware uitstekende prestaties levert.
2.2 Verlaag de impedantie van de lus en schakel de transmissielijnmethode uit
De hoofdoorzaak van het genereren van harmonischen is te wijten aan het gebruik van niet-lineaire belastingen. Daarom is de basisoplossing het scheiden van de stroomlijnen van de harmonisch-genererende belastingen van de stroomlijnen van de harmonisch-gevoelige belastingen.De vervormde stroom die wordt gegenereerd door de niet-lineaire belasting produceert een vervormde spanningsval op de impedantie van de kabel, en de gesynthetiseerde vervormde spanningsgolfvorm wordt toegepast op andere belastingen die op dezelfde lijn zijn aangesloten, waar hogere harmonische stromen stromen.Daarom kunnen maatregelen om pulsstroomschade te verminderen ook worden gehandhaafd door het dwarsdoorsnedeoppervlak van de kabel te vergroten en de lusimpedantie te verminderen.Momenteel worden methoden zoals het vergroten van de transformatorcapaciteit, het vergroten van de dwarsdoorsnede van kabels, vooral het vergroten van de dwarsdoorsnede van neutrale kabels, en het selecteren van beschermende componenten zoals stroomonderbrekers en zekeringen op grote schaal gebruikt in China.Deze methode kan de harmonischen echter niet fundamenteel elimineren, maar vermindert de beschermingseigenschappen en -functies, verhoogt de investeringen en vergroot de verborgen gevaren in het stroomvoorzieningssysteem.Sluit lineaire belastingen en niet-lineaire belastingen van dezelfde voeding aan
Points of outlet (PCC's) beginnen het circuit individueel van stroom te voorzien, zodat de buiten het frame gelegen spanning van discrete belastingen niet kan worden overgedragen naar de lineaire belasting.Dit is een ideale oplossing voor het huidige harmonische probleem.
2.3 Pas smaragdgroene omvormerstroom toe zonder harmonische vervuiling
De kwaliteitsnorm van de groene omvormer is dat de ingangs- en uitgangsstromen sinusgolven zijn, de ingangsvermogensfactor regelbaar is, de arbeidsfactor onder elke belasting op 1 kan worden ingesteld en de uitgangsfrequentie van de vermogensfrequentie willekeurig kan worden geregeld.De ingebouwde AC-reactor van de frequentieomvormer kan de harmonischen goed onderdrukken en de gelijkrichtbrug beschermen tegen de invloed van de onmiddellijke steile golf van de voedingsspanning.De praktijk leert dat de harmonische stroom zonder reactor uiteraard hoger is dan die met reactor.Om de interferentie veroorzaakt door harmonische vervuiling te verminderen, is een ruisfilter geïnstalleerd in het uitgangscircuit van de frequentieomvormer.Wanneer de frequentieomvormer dit toelaat, wordt de draaggolffrequentie van de frequentieomvormer verlaagd.Bovendien wordt in frequentieomvormers met hoog vermogen meestal 12-puls- of 18-puls-gelijkrichting gebruikt, waardoor de harmonische inhoud in de voeding wordt verminderd door lage harmonischen te elimineren.Bijvoorbeeld, 12 pulsen, de laagste harmonischen zijn de 11e, 13e, 23e en 25e harmonischen.Op dezelfde manier zijn voor 18 enkele pulsen de weinige harmonischen de 17e en 19e harmonischen.
De laagharmonische technologie die wordt gebruikt in softstarters kan als volgt worden samengevat:
(1) De serievermenigvuldiging van de voedingsmodule van de omvormer selecteert 2 of ongeveer 2 in serie geschakelde voedingsmodules van de omvormer en elimineert de harmonische componenten op basis van de accumulatie van de golfvorm.
(2) Het gelijkrichtcircuit neemt toe.Softstarters met pulsbreedtemodulatie gebruiken gelijkrichters met 121 pulsen, 18 pulsen of 24 pulsen om pulsstromen te verminderen.
(3) Hergebruik van inverter-voedingsmodules in serie, door 30 inverter-voedingsmodules uit de serie met één puls te gebruiken en het stroomcircuit te hergebruiken, kan de pulsstroom worden verminderd.
(4) Gebruik een nieuwe modulatiemethode voor DC-frequentieconversie, zoals diamantmodulatie van het werkspanningsvectormateriaal.Momenteel hechten veel fabrikanten van omvormers veel belang aan het harmonische probleem, zorgen ze technisch voor de vergroening van de omvormer tijdens het ontwerp en lossen ze het harmonische probleem fundamenteel op.
3 Conclusie
Over het algemeen kunnen we de oorzaak van harmonischen duidelijk begrijpen.In termen van daadwerkelijke werking kunnen mensen passieve filters en actieve filters kiezen om de karakteristieke impedantie van de lus te verminderen, het relatieve pad van harmonische transmissie af te snijden, groene softstarters te ontwikkelen en toe te passen zonder harmonische vervuiling, en de zachte harmonischen gegenereerd door de starter wordt binnen een klein bereik bestuurd.
Posttijd: 13 april 2023