I convertitori di frequenza sono ampiamente utilizzati nel settore dei sistemi di trasmissione a velocità variabile nella produzione industriale.A causa delle caratteristiche di commutazione dell'alimentazione del circuito raddrizzatore dell'inverter, sull'alimentatore a commutazione viene generato un tipico carico del sistema discreto.Il convertitore di frequenza funziona solitamente contemporaneamente ad altri dispositivi come computer e sensori sul posto.Questi dispositivi sono per lo più installati nelle vicinanze e possono influenzarsi a vicenda.Pertanto, le apparecchiature elettroniche di potenza rappresentate dal convertitore di frequenza sono una delle fonti armoniche più importanti nella rete elettrica pubblica e l'inquinamento armonico generato dalle apparecchiature elettroniche di potenza è diventato il principale ostacolo allo sviluppo della stessa tecnologia elettronica di potenza.
1.1 Cosa sono le armoniche
La causa principale delle armoniche è il carico discreto del sistema.Quando una corrente scorre attraverso il carico, non esiste una relazione lineare con la tensione applicata e scorre una corrente diversa da un'onda sinusoidale, generando armoniche più elevate.Le frequenze armoniche sono multipli interi della frequenza fondamentale.Secondo il principio di analisi del matematico francese Fourier (M.Fourier), qualsiasi forma d'onda ripetitiva può essere scomposta in componenti di onde sinusoidali comprendenti la frequenza fondamentale e le armoniche di una serie di multipli di frequenza fondamentale.Le armoniche sono forme d'onda sinusoidali e ciascuna forma d'onda sinusoidale ha spesso frequenza, ampiezza e angolo di fase diversi.Gli armonici possono essere suddivisi in armonici pari e dispari, il terzo, quinto e settimo numero sono armonici dispari e il secondo, quattordicesimo, sesto e ottavo numero sono armonici pari.Ad esempio, quando l'onda fondamentale è 50 Hz, la seconda armonica è 10 Hz e la terza armonica è 150 Hz.In generale, le armoniche dispari sono più dannose delle armoniche pari.In un sistema trifase equilibrato, a causa della simmetria, le armoniche pari sono state eliminate e esistono solo le armoniche dispari.Per il carico del raddrizzatore trifase, la corrente armonica è 6n 1 armonica, come 5, 7, 11, 13, 17, 19, ecc. Il tasto dell'avviatore statico provoca la 5a e la 7a armonica.
1.2 Norme rilevanti per il controllo armonico
Il controllo armonico dell'inverter deve prestare attenzione ai seguenti standard: standard anti-interferenza: EN50082-1, -2, EN61800-3: standard di radiazione: EN5008l-1, -2, EN61800-3.In particolare IEC10003, IEC1800-3 (EN61800-3), IEC555 (EN60555) e IEEE519-1992.
Le norme generali anti-interferenza EN50081 e EN50082 e la norma sui convertitori di frequenza EN61800 (1ECl800-3) definiscono i livelli di radiazione e anti-interferenza delle apparecchiature che operano in ambienti diversi.Gli standard sopra menzionati definiscono i livelli di radiazione accettabili in diverse condizioni ambientali: livello L, nessun limite di radiazione.È adatto agli utenti che utilizzano avviatori statici in ambienti naturali non interessati e agli utenti che risolvono da soli le limitazioni relative alle sorgenti di radiazioni.La classe h è il limite specificato dalla EN61800-3, primo ambiente: distribuzione limite, secondo ambiente.Come opzione per il filtro a radiofrequenza, dotato di filtro a radiofrequenza può far sì che l'avviatore statico soddisfi il livello commerciale, che viene solitamente utilizzato in ambienti non industriali.
2 Misure di controllo armonico
È possibile gestire i problemi armonici, eliminare le interferenze dovute alle radiazioni e al sistema di alimentazione e adottare misure tecniche come schermatura, isolamento, messa a terra e filtraggio.
(1) Applicare il filtro passivo o il filtro attivo;
(2) Sollevare il trasformatore, ridurre l'impedenza caratteristica del circuito e scollegare la linea elettrica;
(3) Utilizzare un soft starter verde, nessun inquinamento da corrente impulsiva.
2.1 Utilizzo di filtri passivi o attivi
I filtri passivi sono adatti per modificare l'impedenza caratteristica degli alimentatori a commutazione a frequenze speciali e sono adatti per sistemi stabili e non variabili.I filtri attivi sono adatti per compensare i carichi discreti del sistema.
I filtri passivi sono adatti per i metodi tradizionali.Il filtro passivo è apparso per primo grazie alla sua struttura semplice e chiara, al basso investimento di progetto, all'elevata affidabilità operativa e ai bassi costi operativi.Rimangono il mezzo chiave per sopprimere le correnti pulsate.Il filtro LC è un tradizionale dispositivo passivo di soppressione delle armoniche di ordine elevato.È una combinazione appropriata di condensatori di filtro, reattori e resistori ed è collegata in parallelo con la sorgente armonica di ordine superiore.Oltre alla funzione di filtraggio, ha anche una funzione di compensazione non valida.Tali dispositivi presentano alcuni inconvenienti insormontabili.La chiave è molto facile da sovraccaricare e si brucerà in caso di sovraccarico, il che farà sì che il fattore di potenza superi lo standard, la compensazione e la punizione.Inoltre, i filtri passivi sono fuori controllo, quindi nel tempo, ulteriori infragilimento o cambiamenti del carico di rete modificheranno la risonanza in serie e ridurranno l'effetto del filtro.Ancora più importante, il filtro passivo può filtrare solo una componente armonica di ordine superiore (se è presente un filtro, può filtrare solo la terza armonica), in modo che se vengono filtrate diverse frequenze armoniche di ordine superiore, è possibile utilizzare filtri diversi per aumentare investimento in attrezzature.
Esistono molti tipi di filtri attivi in vari paesi del mondo, che possono tracciare e compensare correnti impulsive di diverse frequenze e ampiezze, e le caratteristiche di compensazione non saranno influenzate dall'impedenza caratteristica della rete elettrica.La teoria di base dei filtri di ingegneria della potenza attiva è nata negli anni '60, seguita dal miglioramento della tecnologia dei circuiti integrati a controllo completo della potenza di uscita grande, media e piccola, dal miglioramento del sistema di controllo della modulazione dell'ampiezza dell'impulso e dalle armoniche basate sul Teoria del carico reattivo a velocità istantanea.La chiara proposta dell'attuale metodo di monitoraggio della velocità istantanea ha portato al rapido sviluppo di filtri di ingegneria della potenza attiva.Il suo concetto di base è quello di monitorare la corrente armonica proveniente dall'obiettivo di compensazione e l'apparecchiatura di compensazione crea una banda di frequenza di corrente di compensazione con la stessa dimensione e polarità opposta della corrente armonica, in modo da compensare la corrente impulsiva causata dalla corrente impulsiva fonte della linea originale, e quindi creare la corrente della rete elettrica Sono incluse solo le porzioni fondamentali.La parte principale è il generatore di onde armoniche e il sistema di controllo automatico, ovvero funziona attraverso la tecnologia di elaborazione delle immagini digitali che controlla il triodo a strato isolante rapido.
In questa fase, sotto l'aspetto del controllo speciale della corrente pulsata, i filtri passivi e i filtri attivi sono apparsi sotto forma di applicazioni complementari e miste, sfruttando appieno i vantaggi dei filtri attivi come struttura semplice e chiara, facile manutenzione, basso costo e buone prestazioni di compensazione.Elimina i difetti del grande volume e dell'aumento del costo del filtro attivo e combina i due insieme per far sì che l'intero software del sistema ottenga prestazioni eccellenti.
2.2 Ridurre l'impedenza del circuito e interrompere il metodo della linea di trasmissione
La causa principale della generazione di armoniche è dovuta all'uso di carichi non lineari, pertanto la soluzione di base è separare le linee elettriche dei carichi generatori di armoniche dalle linee elettriche dei carichi sensibili alle armoniche.La corrente distorta generata dal carico non lineare produce una caduta di tensione distorta sull'impedenza del cavo e la forma d'onda di tensione distorta sintetizzata viene applicata ad altri carichi collegati alla stessa linea, dove fluiscono correnti armoniche più elevate.Pertanto, le misure per ridurre i danni derivanti dalla corrente impulsiva possono essere mantenute anche aumentando l'area della sezione trasversale del cavo e riducendo l'impedenza del circuito.Attualmente in Cina sono ampiamente utilizzati metodi come l’aumento della capacità del trasformatore, l’aumento dell’area della sezione trasversale dei cavi, in particolare l’aumento dell’area della sezione trasversale dei cavi neutri e la selezione di componenti protettivi come interruttori automatici e fusibili.Tuttavia, questo metodo non può eliminare radicalmente le armoniche, ma riduce le caratteristiche e le funzioni di protezione, aumenta gli investimenti e aumenta i pericoli nascosti nel sistema di alimentazione.Collega carichi lineari e carichi non lineari dallo stesso alimentatore
I punti di presa (PCC) iniziano a fornire energia al circuito individualmente, quindi la tensione fuori telaio dai carichi discreti non può essere trasferita al carico lineare.Questa è una soluzione ideale all’attuale problema armonico.
2.3 Applicare la potenza dell'inverter verde smeraldo senza inquinamento armonico
Lo standard di qualità dell'inverter verde è che le correnti di ingresso e di uscita sono onde sinusoidali, il fattore di potenza in ingresso è controllabile, il fattore di potenza può essere impostato su 1 sotto qualsiasi carico e la frequenza di uscita della frequenza di alimentazione può essere controllata arbitrariamente.La reattanza CA integrata del convertitore di frequenza può sopprimere bene le armoniche e proteggere il ponte raddrizzatore dall'influenza dell'onda ripida istantanea della tensione di alimentazione.La pratica dimostra che la corrente armonica senza reattanza è ovviamente maggiore di quella con reattanza.Per ridurre le interferenze causate dall'inquinamento armonico, nel circuito di uscita del convertitore di frequenza è installato un filtro antirumore.Quando il convertitore di frequenza lo consente, la frequenza portante del convertitore di frequenza viene ridotta.Inoltre, nei convertitori di frequenza ad alta potenza, viene solitamente utilizzata la rettifica a 12 o 18 impulsi, riducendo così il contenuto armonico nell'alimentazione eliminando le armoniche basse.Ad esempio, 12 impulsi, le armoniche più basse sono l'11a, la 13a, la 23a e la 25a armonica.Allo stesso modo, per 18 impulsi singoli, le poche armoniche sono la 17a e la 19a armonica.
La tecnologia a basso contenuto armonico utilizzata negli avviatori statici può essere riassunta come segue:
(1) La moltiplicazione in serie del modulo di alimentazione dell'inverter seleziona 2 o circa 2 moduli di alimentazione dell'inverter collegati in serie ed elimina le componenti armoniche in base all'accumulo della forma d'onda.
(2) Il circuito raddrizzatore aumenta.Gli avviatori statici con modulazione di larghezza di impulso utilizzano raddrizzatori a 121, 18 o 24 impulsi per ridurre le correnti di impulso.
(3) Riutilizzo dei moduli di potenza dell'inverter in serie, utilizzando 30 moduli di potenza dell'inverter in serie a impulso singolo e riutilizzando il circuito di alimentazione, la corrente dell'impulso può essere ridotta.
(4) Utilizzare un nuovo metodo di modulazione della conversione della frequenza CC, come la modulazione a diamante del materiale vettoriale della tensione di lavoro.Attualmente, molti produttori di inverter attribuiscono grande importanza al problema delle armoniche e garantiscono tecnicamente l'ecologizzazione dell'inverter durante la progettazione e risolvono fondamentalmente il problema delle armoniche.
3 Conclusione
In generale, possiamo comprendere chiaramente la causa delle armoniche.In termini di funzionamento effettivo, le persone possono scegliere filtri passivi e filtri attivi per ridurre l'impedenza caratteristica del circuito, interrompere il percorso relativo della trasmissione armonica, sviluppare e applicare soft starter ecologici senza inquinamento armonico e trasformare il soft Le armoniche generate da l'avviatore è controllato entro un intervallo ristretto.
Orario di pubblicazione: 13 aprile 2023