„Нелинеарност значи да је тешко решити“, рекао је једном Артур Матак, математичар са Технолошког института у Масачусетсу (МИТ).Али то треба да се позабави када се нелинеарност примењује на електрична оптерећења, јер генерише хармонијске струје и негативно утиче на дистрибуцију енергије - и то је скупо.Овде, Марек Лукасзцзик, маркетинг менаџер за Европу и Блиски исток ВЕГ-а, глобалног произвођача и добављача технологије мотора и погона, објашњава како ублажити хармонике у инвертерским апликацијама.
Флуоресцентне сијалице, прекидачки извори напајања, електролучне пећи, исправљачи и фреквентни претварачи.Све ово су примери уређаја са нелинеарним оптерећењем, што значи да уређај апсорбује напон и струју у виду наглих кратких импулса.Они се разликују од уређаја који имају линеарна оптерећења—као што су мотори, грејачи простора, трансформатори који су под напоном и сијалице са жарном нити.За линеарна оптерећења, однос између таласних облика напона и струје је синусоидан, а струја у било ком тренутку је пропорционална напону израженом Омовим законом.
Један проблем са свим нелинеарним оптерећењима је тај што генеришу хармонијске струје.Хармоници су фреквенцијске компоненте које су обично веће од основне фреквенције извора напајања, између 50 или 60 Херца (Хз), и додају се основној струји.Ове додатне струје ће изазвати изобличење таласног облика напона система и смањити његов фактор снаге.
Хармоничне струје које теку у електричном систему могу произвести друге нежељене ефекте, као што су изобличење напона у тачкама међусобног повезивања са другим оптерећењима и прегревање каблова.У овим случајевима, мерење укупне хармонијске дисторзије (ТХД) може нам рећи колики део изобличења напона или струје изазивају хармоници.
У овом чланку ћемо проучити како смањити хармонике у инвертерским апликацијама на основу препорука индустрије за правилно праћење и тумачење појава које узрокују проблеме са квалитетом енергије.
Велика Британија користи Инжењерску препоруку (ЕРЕЦ) Г5 Удружења енергетских мрежа (ЕНА) као добру праксу за управљање хармонијским изобличењем напона у преносним системима и дистрибутивним мрежама.У Европској унији ове препоруке су обично садржане у директивама о електромагнетној компатибилности (ЕМЦ), које укључују различите стандарде Међународне електротехничке комисије (ИЕЦ), као што је ИЕЦ 60050. ИЕЕЕ 519 је обично северноамерички стандард, али вреди напоменути да ИЕЕЕ 519 се фокусира на дистрибутивне системе, а не на појединачне уређаје.
Када се нивои хармоника одреде симулацијом или мерењем, постоји много начина да се они минимизирају како би били у прихватљивим границама.Али која је прихватљива граница?
Пошто није економски изводљиво или немогуће елиминисати све хармонике, постоје два међународна стандарда ЕМЦ који ограничавају изобличење напона напајања специфицирајући максималну вредност хармоничке струје.Они су стандард ИЕЦ 61000-3-2, погодан за опрему са називном струјом до 16 А (А) и ≤ 75 А по фази, и стандард ИЕЦ 61000-3-12, погодан за опрему изнад 16 А.
Ограничење хармоника напона треба да буде одржавање ТХД (В) тачке заједничког спајања (ПЦЦ) на ≤ 5%.ПЦЦ је тачка у којој су електрични проводници система за дистрибуцију електричне енергије повезани са проводницима корисника и било којим преносом енергије између корисника и дистрибутивног система.
Препорука од ≤ 5% је коришћена као једини захтев за многе примене.Због тога је у многим случајевима довољна само употреба претварача са 6-импулсним исправљачем и улазном реактанцијом или индуктором једносмерне струје (ДЦ) да би се испуниле препоруке за максимално изобличење напона.Наравно, у поређењу са 6-импулсним претварачем без индуктора у линку, коришћење претварача са индуктором ДЦ везе (као што су ВЕГ-ови ЦФВ11, ЦФВ700 и ЦФВ500) може значајно смањити хармонијско зрачење.
Иначе, постоји неколико других опција за смањење системских хармоника у инвертерским апликацијама, које ћемо овде представити.
Једно решење за смањење хармоника је коришћење претварача са 12-импулсним исправљачем.Међутим, овај метод се обично користи само када је трансформатор већ инсталиран;за више претварача повезаних на исти ДЦ линк;или ако нова инсталација захтева трансформатор намењен претварачу.Поред тога, ово решење је погодно за снагу која је обично већа од 500 киловата (кВ).
Други метод је коришћење 6-пулсног погонског претварача активне струје (АЦ) са пасивним филтером на улазу.Овај метод може да координише различите нивое напона - хармоничне напоне између средњег (МВ), високог напона (ХВ) и екстра високог напона (ЕХВ) - и подржава компатибилност и елиминише штетне ефекте на осетљиву опрему купаца.Иако је ово традиционално решење за смањење хармоника, оно ће повећати губитак топлоте и смањити фактор снаге.
Ово нас доводи до исплативијег начина за смањење хармоника: користите претварач са 18-импулсним исправљачем, или посебно ДЦ-АЦ погоном који се напаја ДЦ везом преко 18-пулсног исправљача и трансформатора за померање фазе.Импулсни исправљач је исто решење било да је 12-пулсни или 18-пулсни.Иако је ово традиционално решење за смањење хармоника, због високе цене, обично се користи само када је инсталиран трансформатор или је за нову инсталацију потребан посебан трансформатор за инвертер.Снага је обично већа од 500 кВ.
Неке методе потискивања хармоника повећавају губитак топлоте и смањују фактор снаге, док друге методе могу побољшати перформансе система.Добро решење које препоручујемо је коришћење ВЕГ активних филтера са 6-пулсним АЦ драјвовима.Ово је одлично решење за елиминисање хармоника које стварају различити уређаји
Коначно, када се енергија може регенерисати у мрежу, или када више мотора покреће један ДЦ линк, друго решење је атрактивно.То јест, користе се активни предњи (АФЕ) регенеративни погон и ЛЦЛ филтер.У овом случају, возач има активни исправљач на улазу и испуњава препоручена ограничења.
За претвараче без ДЦ везе – као што су ВЕГ-ови инвертори ЦФВ500, ЦФВ300, ЦФВ100 и МВ500 – кључ за смањење хармоника је реактанција мреже.Тиме се не решава само проблем хармоника, већ се решава и проблем складиштења енергије у реактивном делу претварача и неефикасности.Уз помоћ мрежне реактансе, високофреквентни једнофазни инвертер оптерећен резонантном мрежом може се користити за реализацију контролне реактансе.Предност ове методе је што је енергија ускладиштена у елементу реактансе мања и хармонијска дисторзија је мања.
Постоје и други практични начини за решавање хармоника.Један је повећање броја линеарних оптерећења у односу на нелинеарна оптерећења.Други метод је раздвајање система напајања за линеарна и нелинеарна оптерећења тако да постоје различите границе ТХД напона између 5% и 10%.Овај метод је усаглашен са горе наведеним инжењерским препорукама (ЕРЕЦ) Г5 и ЕРЕЦ Г97, који се користе за процену хармонијског изобличења напона нелинеарних и резонантних постројења и опреме.
Други метод је да се користи исправљач са већим бројем импулса и напаја се у трансформатор са више секундарних степени.Трансформатори са више намотаја са више примарних или секундарних намотаја могу се међусобно повезати у посебном типу конфигурације како би се обезбедио потребан ниво излазног напона или за покретање вишеструких оптерећења на излазу, чиме се пружа више опција у дистрибуцији енергије и флексибилности система.
Коначно, ту је и регенеративни погон АФЕ који је горе поменут.Основни уређаји наизменичне струје нису обновљиви, што значи да не могу да врате енергију у извор напајања – ово посебно није довољно, јер је у неким применама обнављање враћене енергије посебан захтев.Ако регенеративна енергија треба да се врати у извор напајања наизменичном струјом, то је улога регенеративног погона.Једноставне исправљаче замењују АФЕ инвертори, а енергија се може повратити на овај начин.
Ове методе пружају различите опције за борбу против хармоника и погодне су за различите типове система за дистрибуцију енергије.Али они такође могу значајно да уштеде енергију и трошкове у различитим применама и буду у складу са међународним стандардима.Ови примери показују да све док се користи исправна технологија претварача, проблем нелинеарности неће бити тешко решити.
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
Процес и контрола Тодаи није одговоран за садржај достављених или екстерно произведених чланака и слика.Кликните овде да бисте нам послали е-пошту са обавештењем о свим грешкама или пропустима садржаним у овом чланку.