"Mittelineaarsus tähendab, et seda on raske lahendada," ütles kord Massachusettsi Tehnoloogiainstituudi (MIT) matemaatik Arthur Mattuck.Kuid sellega tuleks tegeleda, kui elektriliste koormuste suhtes rakendatakse mittelineaarsust, kuna see tekitab harmoonilisi voolusid ja mõjutab negatiivselt voolujaotust – ja see on kulukas.Siin selgitab ülemaailmse mootori- ja ajamitehnoloogia tootja ja tarnija WEG Euroopa ja Lähis-Ida turundusjuht Marek Lukaszczyk, kuidas leevendada harmoonilisi inverterirakendustes.
Luminofoorlambid, lülitustoiteallikad, elektrikaarahjud, alaldid ja sagedusmuundurid.Kõik need on näited mittelineaarsete koormustega seadmetest, mis tähendab, et seade neelab pinget ja voolu äkiliste lühikeste impulsside kujul.Need erinevad lineaarsete koormustega seadmetest, nagu mootorid, ruumisoojendid, pingestatud trafod ja hõõglambid.Lineaarsete koormuste korral on pinge ja voolu lainekujude suhe siinuskujuline ja vool igal ajahetkel on võrdeline Ohmi seadusega väljendatud pingega.
Kõigi mittelineaarsete koormuste üks probleem on see, et need tekitavad harmoonilisi voolusid.Harmoonikud on sageduskomponendid, mis on tavaliselt kõrgemad toiteallika põhisagedusest vahemikus 50 kuni 60 Hz (Hz) ja lisatakse põhivoolule.Need lisavoolud põhjustavad süsteemi pinge lainekuju moonutusi ja vähendavad selle võimsustegurit.
Elektrisüsteemis liikuvad harmoonilised voolud võivad põhjustada muid soovimatuid mõjusid, näiteks pingemoonutusi teiste koormustega ühenduspunktides ja kaablite ülekuumenemist.Sellistel juhtudel võib täieliku harmoonilise moonutuse (THD) mõõtmine meile öelda, kui suure osa pinge- või voolumoonutustest põhjustavad harmoonilised.
Selles artiklis uurime, kuidas vähendada harmoonilisi inverterirakendustes, tuginedes tööstusharu soovitustele energiakvaliteedi probleeme põhjustavate nähtuste õigeks jälgimiseks ja tõlgendamiseks.
Ühendkuningriik kasutab ülekandesüsteemides ja jaotusvõrkudes harmooniliste pingemoonutuste haldamisel hea tavana Energy Network Associationi (ENA) tehnilist soovitust (EREC) G5.Euroopa Liidus sisalduvad need soovitused tavaliselt elektromagnetilise ühilduvuse (EMC) direktiivides, mis sisaldavad erinevaid Rahvusvahelise Elektrotehnikakomisjoni (IEC) standardeid, näiteks IEC 60050. IEEE 519 on tavaliselt Põhja-Ameerika standard, kuid tasub tähele panna, et IEEE 519 keskendub pigem jaotussüsteemidele kui üksikutele seadmetele.
Kui harmoonilised tasemed on simulatsiooni või mõõtmise teel kindlaks määratud, on nende minimeerimiseks mitmeid viise, et hoida need vastuvõetavates piirides.Aga mis on vastuvõetav piir?
Kuna kõigi harmooniliste kõrvaldamine ei ole majanduslikult otstarbekas või võimatu, on kaks rahvusvahelist EMC standardit, mis piiravad toitepinge moonutusi, määrates harmoonilise voolu maksimaalse väärtuse.Need on IEC 61000-3-2 standard, mis sobib seadmetele, mille nimivool on kuni 16 A (A) ja ≤ 75 A faasi kohta, ning IEC 61000-3-12 standard, mis sobib seadmetele üle 16 A.
Pinge harmooniliste piirang peaks olema ühissidestuspunkti (PCC) THD (V) hoidmine ≤ 5% juures.PCC on punkt, kus elektrijaotussüsteemi elektrijuhid on ühendatud kliendi juhtmetega ja mis tahes jõuülekandega kliendi ja elektrijaotussüsteemi vahel.
Paljude rakenduste puhul on ainsa nõudena kasutatud soovitust ≤ 5%.Seetõttu piisab paljudel juhtudel 6-impulsilise alaldi ja sisendreaktantsi või alalisvoolu (DC) induktiivpooliga inverteri kasutamisest, et järgida maksimaalset pingemoonutussoovitust.Muidugi, võrreldes 6-impulsilise inverteriga, mille lülis pole induktiivpooli, võib alalisvoolulinki induktoriga inverteri kasutamine (nt WEG-i enda CFW11, CFW700 ja CFW500) harmoonilist kiirgust märkimisväärselt vähendada.
Vastasel juhul on inverterirakendustes süsteemi harmooniliste vähendamiseks mitmeid muid võimalusi, mida me siin tutvustame.
Üheks lahenduseks harmooniliste vähendamiseks on kasutada 12-impulsilise alaldiga inverterit.Kuid seda meetodit kasutatakse tavaliselt ainult siis, kui trafo on juba paigaldatud;sama alalisvoolu lüliga ühendatud mitme inverteri jaoks;või kui uue paigalduse jaoks on vaja muundurile mõeldud trafot.Lisaks sobib see lahendus võimsusele, mis on tavaliselt suurem kui 500 kilovatti (kW).
Teine meetod on 6-impulsilise aktiivvoolu (AC) ajami muunduri kasutamine, mille sisendis on passiivfilter.Selle meetodi abil saab koordineerida erinevaid pingetasemeid – kesk- (MV), kõrgepinge (HV) ja eriti kõrgepinge (EHV) harmoonilisi pingeid – ning toetab ühilduvust ja välistab kahjulikud mõjud klientide tundlikele seadmetele.Kuigi see on traditsiooniline lahendus harmooniliste vähendamiseks, suurendab see soojuskadu ja vähendab võimsustegurit.
See viib meid kulutõhusama viisini harmooniliste vähendamiseks: kasutage 18-impulsilise alaldiga inverterit või eriti alalis-vahelduvvoolu ajamit, mida toiteallikaks on 18-impulsilise alaldi ja faasinihketrafo alalisvool.Impulsi alaldi on sama lahendus, olgu see siis 12- või 18-impulss.Kuigi tegemist on traditsioonilise lahendusega harmooniliste vähendamiseks, kasutatakse seda oma kõrge hinna tõttu enamasti vaid siis, kui on paigaldatud trafo või uueks paigalduseks on vaja inverteri jaoks spetsiaalset trafot.Võimsus on tavaliselt suurem kui 500 kW.
Mõned harmooniliste summutusmeetodid suurendavad soojuskadu ja vähendavad võimsustegurit, samas kui teised meetodid võivad parandada süsteemi jõudlust.Hea lahendus, mida soovitame, on kasutada 6-impulsiliste vahelduvvooluajamitega WEG-aktiivfiltreid.See on suurepärane lahendus erinevate seadmete tekitatud harmooniliste kõrvaldamiseks
Lõpuks, kui voolu saab võrku taastada või kui mitu mootorit juhib üks alalisvoolulüli, on teine ​​lahendus atraktiivne.See tähendab, et kasutatakse aktiivset esiotsa (AFE) regeneratiivset ajamit ja LCL-filtrit.Sellisel juhul on juhil sisendis aktiivne alaldi ja see vastab soovitatud piiridele.
Ilma alalisvooluühenduseta inverterite puhul (nt WEG-i enda CFW500, CFW300, CFW100 ja MW500 inverterid) on harmooniliste vähendamise võti võrgu reaktants.See mitte ainult ei lahenda harmoonilise probleemi, vaid lahendab ka probleemi, et energia salvestub inverteri reaktiivses osas ja muutub ebaefektiivseks.Võrgu reaktantsi abil saab resonantsvõrguga koormatud kõrgsageduslikku ühefaasilist inverterit kasutada juhitava reaktantsi realiseerimiseks.Selle meetodi eeliseks on see, et reaktiivelemendis salvestatud energia on väiksem ja harmooniline moonutus väiksem.
Harmoonikutega toimetulemiseks on ka teisi praktilisi viise.Üks on lineaarsete koormuste arvu suurendamine võrreldes mittelineaarsete koormustega.Teine meetod on eraldada lineaarsete ja mittelineaarsete koormuste toitesüsteemid nii, et pinge THD piirväärtused on erinevad vahemikus 5% kuni 10%.See meetod vastab ülalmainitud insenerisoovitustele (EREC) G5 ja EREC G97, mida kasutatakse mittelineaarsete ja resonantsseadmete ja seadmete harmoonilise pinge moonutuste hindamiseks.
Teine meetod on kasutada suurema arvu impulssidega alaldit ja toita see mitme sekundaarastmega trafosse.Mitme primaar- või sekundaarmähisega mitme mähisega trafosid saab üksteisega ühendada eritüüpi konfiguratsiooniga, et tagada vajalik väljundpinge tase või juhtida väljundis mitut koormust, pakkudes seeläbi rohkem võimalusi toitejaotus- ja paindlikkussüsteemis.
Lõpuks on eespool mainitud AFE regeneratiivne ajam.Tavalised vahelduvvooluajamid ei ole taastuvad, mis tähendab, et nad ei saa energiat toiteallikasse tagastada – sellest eriti ei piisa, sest mõnes rakenduses on tagastatud energia taaskasutamine spetsiifiline nõue.Kui regeneratiivenergia tuleb vahelduvvooluallikasse tagasi saata, on see regeneratiivajami roll.Lihtsad alaldid asendatakse AFE inverteritega ja nii saab energiat tagasi saada.
Need meetodid pakuvad erinevaid võimalusi harmooniliste vastu võitlemiseks ja sobivad erinevat tüüpi elektrijaotussüsteemide jaoks.Kuid need võivad erinevates rakendustes oluliselt säästa energiat ja kulusid ning vastata rahvusvahelistele standarditele.Need näited näitavad, et seni, kuni kasutatakse õiget inverteritehnoloogiat, ei ole mittelineaarsuse probleemi raske lahendada.
For more information, please contact: WEG (UK) LtdBroad Ground RoadLakesideRedditch WorcestershireB98 8YPT Tel: +44 (0)1527 513800 Email: info-uk@weg.net Website: https://www.weg.net
Protsess ja kontroll Today ei vastuta esitatud või väliselt toodetud artiklite ja piltide sisu eest.Klõpsake siin, et saata meile meilisõnum, mis teavitab meid selles artiklis sisalduvatest vigadest või puudustest.