Els convertidors de freqüència s'utilitzen àmpliament a la indústria del sistema de transmissió de velocitat variable en la producció industrial.A causa de les característiques de commutació de potència del circuit rectificador inversor, es genera una càrrega típica del sistema discret a la seva font d'alimentació de commutació.El convertidor de freqüència acostuma a funcionar simultàniament amb altres dispositius, com ara ordinadors i sensors del lloc.Aquests dispositius s'instal·len majoritàriament a prop i poden afectar-se els uns als altres.Per tant, l'equip electrònic de potència representat pel convertidor de freqüència és una de les fonts harmòniques importants de la xarxa elèctrica pública, i la contaminació harmònica generada pels equips electrònics de potència s'ha convertit en el principal obstacle per al desenvolupament de la pròpia tecnologia electrònica de potència.
1.1 Què són els harmònics
La causa principal dels harmònics és la càrrega discreta del sistema.Quan un corrent flueix a través de la càrrega, no hi ha cap relació lineal amb la tensió aplicada, i un corrent diferent d'una ona sinusoïdal flueix, generant harmònics més alts.Les freqüències harmòniques són múltiples enters de la freqüència fonamental.Segons el principi d'anàlisi del matemàtic francès Fourier (M.Fourier), qualsevol forma d'ona repetitiva es pot descompondre en components d'ona sinusoïdal incloent la freqüència fonamental i els harmònics d'una sèrie de múltiples de freqüència fonamental.Els harmònics són formes d'ona sinusoïdals, i cada forma d'ona sinusoïdal sovint té una freqüència, amplitud i angle de fase diferents.Els harmònics es poden dividir en harmònics parells i senars, els nombres tercer, cinquè i setè són harmònics senars i el segon, catorzè, sisè i vuitè són parells.Per exemple, quan l'ona fonamental és de 50 Hz, el segon harmònic és de 10 Hz i el tercer harmònic és de 150 Hz.En general, els harmònics senars són més perjudicials que els parells.En un sistema trifàsic equilibrat, a causa de la simetria, els harmònics parells s'han eliminat i només existeixen els harmònics senars.Per a la càrrega del rectificador trifàsic, el corrent harmònic és 6n 1 harmònic, com ara 5, 7, 11, 13, 17, 19, etc. La tecla d'arrencada suau provoca els harmònics 5è i 7è.
1.2 Normes rellevants per al control harmònic
El control harmònic de l'inversor ha de prestar atenció a les normes següents: normes anti-interferències: EN50082-1, -2, EN61800-3: normes de radiació: EN5008l-1, -2, EN61800-3.Especialment IEC10003, IEC1800-3 (EN61800-3), IEC555 (EN60555) i IEEE519-1992.
Les normes generals anti-interferències EN50081 i EN50082 i la norma del convertidor de freqüència EN61800 (1ECl800-3) defineixen els nivells de radiació i anti-interferències dels equips que funcionen en diferents entorns.Les normes esmentades anteriorment defineixen nivells de radiació acceptables en diferents condicions ambientals: nivell L, sense límit de radiació.És adequat per a usuaris que utilitzen arrencadors suaus en entorns naturals no afectats i usuaris que resolguin les restriccions de fonts de radiació per si mateixos.La classe h és el límit especificat per EN61800-3, primer entorn: distribució límit, segon entorn.Com a opció per al filtre de radiofreqüència, equipat amb un filtre de radiofreqüència pot fer que l'arrencada suau compleixi el nivell comercial, que normalment s'utilitza en un entorn no industrial.
2 Mesures de control harmònic
Es poden gestionar els problemes harmònics, es poden suprimir la interferència de radiació i la interferència del sistema de subministrament d'alimentació i es poden adoptar mesures tècniques com ara blindatge, aïllament, connexió a terra i filtratge.
(1) Apliqueu un filtre passiu o un filtre actiu;
(2) Aixequeu el transformador, reduïu la impedància característica del circuit i desconnecteu la línia elèctrica;
(3) Utilitzeu un arrencador suau verd, sense contaminació de corrent de pols.
2.1 Ús de filtres passius o actius
Els filtres passius són adequats per canviar la impedància característica de les fonts d'alimentació de commutació a freqüències especials i són adequats per a sistemes que són estables i no canvien.Els filtres actius són adequats per compensar càrregues discretes del sistema.
Els filtres passius són adequats per als mètodes tradicionals.El filtre passiu va aparèixer primer a causa de la seva estructura senzilla i clara, poca inversió en el projecte, alta fiabilitat de funcionament i baix cost d'operació.Continuen sent el mitjà clau per suprimir els corrents polsats.El filtre LC és un dispositiu passiu tradicional de supressió d'harmònics d'ordre elevat.És una combinació adequada de condensadors de filtre, reactors i resistències, i està connectat en paral·lel amb la font harmònica d'alt ordre.A més de la funció de filtrat, també té una funció de compensació no vàlida.Aquests dispositius tenen alguns inconvenients insuperables.La clau és molt fàcil de sobrecarregar i es cremarà quan es sobrecarregui, cosa que farà que el factor de potència superi l'estàndard, la compensació i el càstig.A més, els filtres passius estan fora de control, de manera que amb el temps, la fragilitat addicional o els canvis de càrrega de la xarxa canviaran la ressonància de la sèrie i reduiran l'efecte del filtre.Més important encara, el filtre passiu només pot filtrar un component harmònic d'ordre alt (si hi ha un filtre, només pot filtrar el tercer harmònic), de manera que si es filtren diferents freqüències harmònics d'ordre elevat, es poden utilitzar diferents filtres per augmentar inversió en equipaments.
Hi ha molts tipus de filtres actius a diversos països del món, que poden rastrejar i compensar corrents de polsos de diferents freqüències i amplituds, i les característiques de compensació no es veuran afectades per la impedància característica de la xarxa elèctrica.La teoria bàsica dels filtres d'enginyeria de potència activa va néixer a la dècada de 1960, seguida de la millora de la tecnologia de circuits integrats de control complet de potència de sortida gran, mitjana i petita, la millora del sistema de control de modulació d'amplada de pols i els harmònics basats en el Teoria de càrrega reactiva de velocitat instantània.La proposta clara del mètode actual de control de velocitat instantània ha donat lloc al ràpid desenvolupament de filtres d'enginyeria de potència activa.El seu concepte bàsic és controlar el corrent harmònic provinent de l'objectiu de compensació, i l'equip de compensació crea una banda de freqüència de corrent de compensació amb la mateixa mida i polaritat oposada que el corrent harmònic, per tal de compensar el corrent de pols causat pel corrent de pols. font de la línia original, i després fer el corrent de la xarxa elèctrica Només s'inclouen les porcions fonamentals.La part principal és el generador d'ones harmòniques i el sistema de control automàtic, és a dir, funciona mitjançant la tecnologia de processament d'imatges digitals que controla el triode de capa aïllant ràpid.
En aquesta etapa, en l'aspecte del control especial del corrent de pols, els filtres passius i els filtres actius han aparegut en forma d'aplicacions complementàries i mixtes, aprofitant al màxim els avantatges dels filtres actius, com ara una estructura senzilla i clara, un manteniment fàcil i un baix cost. , i un bon rendiment de compensació.Elimina els defectes de gran volum i l'augment del cost del filtre actiu, i combina els dos junts per fer que tot el programari del sistema obtingui un rendiment excel·lent.
2.2 Reduir la impedància del bucle i tallar el mètode de la línia de transmissió
La causa principal de la generació d'harmònics es deu a l'ús de càrregues no lineals, per tant, la solució bàsica és separar les línies elèctriques de les càrregues generadores d'harmònics de les línies elèctriques de les càrregues sensibles als harmònics.El corrent distorsionat generat per la càrrega no lineal produeix una caiguda de tensió distorsionada a la impedància del cable, i la forma d'ona de tensió distorsionada sintetitzada s'aplica a altres càrregues connectades a la mateixa línia, on flueixen corrents harmònics més alts.Per tant, les mesures per reduir el dany del corrent de pols també es poden mantenir augmentant l'àrea de la secció transversal del cable i reduint la impedància del bucle.Actualment, a la Xina s'utilitzen mètodes com ara augmentar la capacitat del transformador, augmentar l'àrea de la secció transversal dels cables, especialment augmentar l'àrea de la secció transversal dels cables neutres i seleccionar components de protecció com ara interruptors i fusibles.Tanmateix, aquest mètode no pot eliminar fonamentalment els harmònics, sinó que redueix les característiques i funcions de protecció, augmenta la inversió i augmenta els perills ocults en el sistema d'alimentació.Connecteu càrregues lineals i càrregues no lineals des de la mateixa font d'alimentació
Els punts de sortida (PCC) comencen a subministrar energia al circuit individualment, de manera que la tensió fora de marc de càrregues discretes no es pot transferir a la càrrega lineal.Aquesta és una solució ideal per al problema harmònic actual.
2.3 Aplicar potència inversor verd maragda sense contaminació harmònica
L'estàndard de qualitat de l'inversor verd és que els corrents d'entrada i sortida són ones sinusoïdals, el factor de potència d'entrada és controlable, el factor de potència es pot establir a 1 sota qualsevol càrrega i la freqüència de sortida de la freqüència de potència es pot controlar arbitràriament.El reactor de CA integrat del convertidor de freqüència pot suprimir bé els harmònics i protegir el pont rectificador de la influència de l'ona forta instantània de la tensió d'alimentació.La pràctica demostra que el corrent harmònic sense reactor és òbviament més alt que el que hi ha amb el reactor.Per tal de reduir les interferències causades per la contaminació harmònica, s'instal·la un filtre de soroll al circuit de sortida del convertidor de freqüència.Quan el convertidor de freqüència ho permet, la freqüència portadora del convertidor de freqüència es redueix.A més, en convertidors de freqüència d'alta potència, s'acostuma a utilitzar la rectificació de 12 o 18 polsos, reduint així el contingut harmònic de la font d'alimentació eliminant els harmònics baixos.Per exemple, 12 polsos, els harmònics més baixos són els harmònics 11è, 13è, 23è i 25è.De la mateixa manera, per a 18 polsos senzills, els pocs harmònics són els harmònics 17è i 19è.
La tecnologia de baix harmònic que s'utilitza en els arrencadors suaus es pot resumir de la següent manera:
(1) La multiplicació en sèrie del mòdul d'alimentació inversor selecciona 2 o aproximadament 2 mòduls d'alimentació inversor connectats en sèrie i elimina els components harmònics segons l'acumulació de la forma d'ona.
(2) El circuit rectificador augmenta.Els arrencadors suaus amb modulació d'amplada de pols utilitzen rectificadors de 121, 18 o 24 pols per reduir els corrents de pols.
(3) Reutilització de mòduls de potència inversor en sèrie, mitjançant l'ús de 30 mòduls de potència inversor de sèrie d'un sol pols i reutilitzar el circuit d'alimentació, es pot reduir el corrent de pols.
(4) Utilitzeu un nou mètode de modulació de conversió de freqüència de CC, com ara la modulació de diamant del material vectorial de tensió de treball.Actualment, molts fabricants d'inversors donen una gran importància al problema harmònic i, tècnicament, asseguren l'ecologització de l'inversor durant el disseny i solucionen fonamentalment el problema harmònic.
3 Conclusió
En general, podem entendre clarament la causa dels harmònics.Pel que fa al funcionament real, la gent pot triar filtres passius i filtres actius per reduir la impedància característica del bucle, tallar el camí relatiu de la transmissió harmònica, desenvolupar i aplicar arrancadors suaus verds sense contaminació harmònica i convertir els harmònics suaus generats per l'arrencada es controla dins d'un rang reduït.
Hora de publicació: 13-abril-2023