Frequentieomvormers worden veel gebruikt in de transmissiesysteemindustrie met variabele snelheid in industriële productie.Vanwege de vermogensschakelkarakteristieken van het gelijkrichtercircuit van de inverter, wordt een typische discrete systeembelasting gegenereerd op de schakelende voeding.De frequentieomvormer werkt meestal gelijktijdig met andere apparaten zoals computers en sensoren op locatie.Deze apparaten zijn 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 een stroom door de belasting vloeit, is er geen lineaire relatie met de aangelegde spanning en stroomt 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 grondfrequentie en harmonischen van een reeks fundamentele frequentieveelvouden.Harmonischen zijn sinusvormige golfvormen en elke sinusvormige 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.Als de grondgolf 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 door 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
Omvormer harmonische controle moet aandacht besteden aan de volgende normen: anti-interferentie normen: 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 gebruikers die stralingsbronbeperkingen zelf oplossen.Klasse h is de limiet gespecificeerd door EN61800-3, eerste omgeving: limietdistributie, tweede omgeving.Als een optie voor radiofrequentiefilter, uitgerust met radiofrequentiefilter, kan de softstarter voldoen aan het commerciële niveau, dat meestal wordt gebruikt in niet-industriële omgevingen.
2 Harmonische beheersmaatregelen
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, verminder 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 bij 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 methodes.Het passieve filter verscheen als eerste vanwege zijn eenvoudige en duidelijke structuur, lage projectinvestering, hoge bedrijfszekerheid en lage bedrijfskosten.Ze blijven het belangrijkste middel om gepulste stromen te onderdrukken.Het LC-filter is een traditioneel passief apparaat voor het onderdrukken van harmonischen van hoge orde.Het is een geschikte combinatie van filtercondensatoren, reactoren en weerstanden en is parallel geschakeld met de harmonische bron van hoge orde.Naast de filterfunctie heeft het ook een ongeldige compensatiefunctie.Dergelijke apparaten hebben enkele onoverkomelijke nadelen.De sleutel is heel gemakkelijk te overbelasten en zal bij overbelasting doorbranden, waardoor de arbeidsfactor de norm, compensatie en straf overschrijdt.Bovendien zijn passieve filters uit de hand gelopen, dus na verloop van tijd zullen extra verbrossing of veranderingen in de netwerkbelasting de serieresonantie veranderen en het filtereffect verminderen.Wat nog belangrijker is, het passieve filter kan slechts één harmonische component van hoge orde 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 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 worden niet beïnvloed door de karakteristieke impedantie van het elektriciteitsnet.De basistheorie van active power engineering-filters ontstond in de jaren zestig, gevolgd door de verbetering van de grote, middelgrote en kleine uitgangsvermogen full-control geïntegreerde circuittechnologie, de verbetering van het pulsbreedtemodulatiebesturingssysteem en de harmonischen gebaseerd op de momentane snelheid reactieve belastingstheorie.Het duidelijke voorstel van de huidige instantane snelheidsbewakingsmethode heeft geleid tot de snelle ontwikkeling van actieve power engineering-filters.Het basisconcept is om de harmonische stroom te bewaken 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 oorspronkelijke lijn en maak vervolgens de stroom van het stroomnetwerk. Alleen fundamentele porties zijn inbegrepen.Het grootste deel is de harmonische golfgenerator en het automatische besturingssysteem, dat wil zeggen, het werkt via de digitale beeldverwerkingstechnologie die de snelle isolerende laagtriode bestuurt.
In dit stadium, in het aspect van speciale pulsstroomregeling, zijn 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, eenvoudig onderhoud, lage kosten , en goede beloningsprestaties.Het rekent af met de gebreken van een groot volume en hogere kosten van het actieve filter, en combineert de twee samen om ervoor te zorgen dat de volledige systeemsoftware uitstekende prestaties levert.
2.2 Verminder de impedantie van de lus en sluit de transmissielijnmethode af
De hoofdoorzaak van het genereren van harmonischen is te wijten aan het gebruik van niet-lineaire belastingen, daarom is de basisoplossing om de voedingskabels van de harmonische genererende belastingen te scheiden van de voedingskabels van de harmonische 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 vloeien.Daarom kunnen maatregelen om pulsstroomschade te verminderen ook worden gehandhaafd door de dwarsdoorsnede van de kabel te vergroten en de lusimpedantie te verlagen.Momenteel worden methoden zoals het vergroten van de transformatorcapaciteit, het vergroten van de dwarsdoorsnede van kabels, met name het vergroten van de dwarsdoorsnede van neutrale kabels, en het selecteren van beschermende componenten zoals stroomonderbrekers en zekeringen veel gebruikt in China.Deze methode kan harmonischen echter niet fundamenteel elimineren, maar vermindert de beschermingskenmerken en -functies, verhoogt de investering en vergroot de verborgen gevaren in het voedingssysteem.Verbind lineaire belastingen en niet-lineaire belastingen van dezelfde voeding
Uitlaatpunten (PCC's) beginnen het circuit afzonderlijk van stroom te voorzien, zodat de out-of-frame 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 omvormervoeding 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-spoel van de frequentieomvormer kan de harmonischen goed onderdrukken en de gelijkrichterbrug beschermen tegen de invloed van de momentane steile golf van de voedingsspanning.De praktijk leert dat de harmonische stroom zonder reactor duidelijk hoger is dan die met reactor.Om de interferentie veroorzaakt door harmonische vervuiling te verminderen, is er een ruisfilter geïnstalleerd in het uitgangscircuit van de frequentieomvormer.Wanneer de frequentieomvormer dit toelaat, wordt de draaggolffrequentie van de frequentieomvormer verlaagd.Bovendien wordt in krachtige frequentieomvormers 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.Evenzo 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 volgens de accumulatie van de golfvorm.
(2) Het gelijkrichtercircuit neemt toe.Pulsbreedtemodulatie softstarters gebruiken 121-puls, 18-puls of 24-puls gelijkrichters om pulsstromen te verminderen.
(3) Hergebruik van inverter-vermogensmodules in serie, door 30 single-pulse-serie inverter-vermogensmodules te gebruiken en het vermogenscircuit opnieuw te gebruiken, kan de pulsstroom worden verminderd.
(4) Gebruik een nieuwe modulatiemethode voor DC-frequentieconversie, zoals diamantmodulatie van het werkspanningsvectormateriaal.Op dit moment hechten veel fabrikanten van omvormers veel belang aan het harmonische probleem, en zorgen technisch voor de vergroening van de omvormer tijdens het ontwerp, en lossen 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 te draaien. De harmonischen gegenereerd door de starter worden bestuurd binnen een klein bereik.
Posttijd: 13 april 2023