I convertitori di frequenza sono ampiamente utilizzati nell'industria dei sistemi di trasmissione a velocità variabile nella produzione industriale.A causa delle caratteristiche di commutazione della potenza del circuito raddrizzatore dell'invertitore, viene generato un tipico carico di sistema discreto sul suo alimentatore a commutazione.Il convertitore di frequenza di solito funziona contemporaneamente ad altri dispositivi come computer e sensori in loco.Questi dispositivi sono per lo più installati nelle vicinanze e possono influenzarsi a vicenda.Pertanto, l'apparecchiatura elettronica di potenza rappresentata dal convertitore di frequenza è una delle fonti armoniche 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 dell'onda sinusoidale che includono la frequenza fondamentale e le armoniche di una serie di multipli di frequenza fondamentali.Le armoniche sono forme d'onda sinusoidali e ogni forma d'onda sinusoidale ha spesso frequenza, ampiezza e angolo di fase differenti.Le armoniche possono essere divise in armoniche pari e dispari, la terza, la quinta e la settima sono armoniche dispari e la seconda, la quattordicesima, la sesta e l'ottava sono armoniche pari.Ad esempio, quando l'onda fondamentale è 50Hz, la seconda armonica è 10Hz e la terza armonica è 150Hz.In generale, le armoniche dispari sono più dannose delle armoniche pari.In un sistema trifase bilanciato, a causa della simmetria, anche le armoniche sono state eliminate ed 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 delle armoniche
Il controllo delle armoniche 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 diversi ambienti.Gli standard sopra menzionati definiscono i livelli di radiazione accettabili in diverse condizioni ambientali: livello L, nessun limite di radiazione.È adatto per gli utenti che utilizzano avviatori statici in ambienti naturali inalterati e per gli utenti che risolvono da soli i limiti delle sorgenti di radiazioni.La classe h è il limite specificato da 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, sopprimere le interferenze delle radiazioni e del sistema di alimentazione e adottare misure tecniche quali schermatura, isolamento, messa a terra e filtraggio.
(1) Applicare filtro passivo o 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 a impulsi.
2.1 Utilizzo di filtri passivi o attivi
I filtri passivi sono adatti per modificare l'impedenza caratteristica degli alimentatori switching a frequenze speciali e sono adatti per sistemi stabili e non variabili.I filtri attivi sono adatti per compensare carichi di sistema discreti.
I filtri passivi sono adatti ai 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 al basso costo operativo.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 collegato in parallelo con la sorgente armonica di ordine elevato.Oltre alla funzione di filtraggio, ha anche una funzione di compensazione non valida.Tali dispositivi presentano alcuni svantaggi 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, l'infragilimento aggiuntivo o le modifiche al carico di rete cambieranno la risonanza in serie e ridurranno l'effetto del filtro.Ancora più importante, il filtro passivo può filtrare solo una componente armonica di ordine elevato (se è presente un filtro, può filtrare solo la terza armonica), in modo che se vengono filtrate diverse frequenze armoniche di ordine elevato, 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 del circuito integrato a controllo completo di 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 energetica attiva.Il suo concetto di base è monitorare la corrente armonica originata dal bersaglio di compensazione e l'apparecchiatura di compensazione crea una banda di frequenza della corrente di compensazione con le stesse dimensioni e polarità opposta della corrente armonica, in modo da compensare la corrente di impulso causata dalla corrente di impulso fonte della linea originaria, e poi fare 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, nell'aspetto del controllo speciale della corrente di impulso, sono apparsi filtri passivi e filtri attivi 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 di grande volume e l'aumento del costo del filtro attivo e combina i due insieme per fare in modo che l'intero software di sistema ottenga prestazioni eccellenti.
2.2 Ridurre l'impedenza del loop 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 quella di separare le linee di alimentazione dei carichi che generano armoniche dalle linee di alimentazione 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 scorrono correnti armoniche più elevate.Pertanto, le misure per ridurre i danni da corrente impulsiva possono essere mantenute anche aumentando l'area della sezione trasversale del cavo e riducendo l'impedenza dell'anello.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.Collegare carichi lineari e carichi non lineari dallo stesso alimentatore
I punti di presa (PCC) iniziano a fornire alimentazione al circuito individualmente, quindi la tensione fuori telaio dai carichi discreti non può essere trasferita al carico lineare.Questa è una soluzione ideale al problema armonico attuale.
2.3 Applicare l'alimentazione 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.Il reattore CA integrato 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 mostra che la corrente armonica senza reattore è ovviamente superiore a quella con reattore.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 utilizzato il raddrizzamento 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, 13a, 23a e 25a armonica.Allo stesso modo, per 18 impulsi singoli, le poche armoniche sono la 17a e la 19a armonica.
La tecnologia a basse armoniche 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 a modulazione di ampiezza 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, è possibile ridurre la corrente di impulso.
(4) Utilizzare un nuovo metodo di modulazione della conversione di frequenza CC, come la modulazione a diamante del materiale del vettore 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 chiaramente comprendere la causa delle armoniche.In termini di funzionamento effettivo, le persone possono scegliere filtri passivi e filtri attivi per ridurre l'impedenza caratteristica del loop, interrompere il relativo percorso di trasmissione armonica, sviluppare e applicare soft starter verdi senza inquinamento armonico e trasformare il soft Le armoniche generate da l'avviatore è controllato all'interno di una piccola gamma.
Tempo di pubblicazione: 13 aprile 2023