Los convertidores de frecuencia se utilizan ampliamente en la industria de sistemas de transmisión de velocidad variable en la producción industrial.Debido a las características de conmutación de potencia del circuito rectificador inversor, se genera una carga de sistema discreta típica en su fuente de alimentación conmutada.El convertidor de frecuencia suele funcionar simultáneamente con otros dispositivos, como ordenadores y sensores, en el lugar.La mayoría de estos dispositivos están instalados cerca y pueden afectarse entre sí.Por lo tanto, los equipos electrónicos de potencia representados por convertidores de frecuencia son una de las fuentes armónicas importantes en la red eléctrica pública, y la contaminación armónica generada por los equipos electrónicos de potencia se ha convertido en el principal obstáculo para el desarrollo de la tecnología electrónica de potencia en sí.
1.1 ¿Qué son los armónicos?
La causa principal de los armónicos es la carga discreta del sistema.Cuando una corriente fluye a través de la carga, no existe una relación lineal con el voltaje aplicado y fluye una corriente distinta de una onda sinusoidal, generando armónicos más altos.Las frecuencias armónicas son múltiplos enteros de la frecuencia fundamental.Según el principio de análisis del matemático francés Fourier (M.Fourier), cualquier forma de onda repetitiva se puede descomponer en componentes de onda sinusoidal, incluida la frecuencia fundamental y los armónicos de una serie de múltiplos de frecuencia fundamental.Los armónicos son formas de onda sinusoidales y cada forma de onda sinusoidal suele tener una frecuencia, amplitud y ángulo de fase diferentes.Los armónicos se pueden dividir en armónicos pares e impares, los números tercero, quinto y séptimo son armónicos impares y los números segundo, decimocuarto, sexto y octavo son armónicos pares.Por ejemplo, cuando la onda fundamental es de 50 Hz, el segundo armónico es de 10 Hz y el tercer armónico es de 150 Hz.En general, los armónicos impares son más dañinos que los armónicos pares.En un sistema trifásico equilibrado, debido a la simetría, los armónicos pares se han eliminado y sólo existen los armónicos impares.Para la carga del rectificador trifásico, la corriente armónica es 6n 1 armónico, como 5, 7, 11, 13, 17, 19, etc. La tecla del arrancador suave provoca los armónicos 5.º y 7.º.
1.2 Normas relevantes para el control de armónicos
El control de armónicos del inversor debe prestar atención a las siguientes normas: normas antiinterferencias: EN50082-1, -2, EN61800-3: normas de radiación: EN5008l-1, -2, EN61800-3.Especialmente IEC10003, IEC1800-3 (EN61800-3), IEC555 (EN60555) e IEEE519-1992.
Las normas generales antiinterferencias EN50081 y EN50082 y la norma de convertidores de frecuencia EN61800 (1ECl800-3) definen los niveles de radiación y antiinterferencias de los equipos que funcionan en diferentes entornos.Las normas antes mencionadas definen niveles de radiación aceptables en diferentes condiciones ambientales: nivel L, sin límite de radiación.Es adecuado para usuarios que utilizan arrancadores suaves en entornos naturales no afectados y usuarios que resuelven por sí mismos las restricciones de las fuentes de radiación.La clase h es el límite especificado por EN61800-3, primer entorno: distribución límite, segundo entorno.Como opción para el filtro de radiofrecuencia, equiparlo con un filtro de radiofrecuencia puede hacer que el arrancador suave cumpla con el nivel comercial, que generalmente se usa en entornos no industriales.
2 Medidas de control de armónicos
Se pueden gestionar los problemas armónicos, se pueden suprimir las interferencias de radiación y del sistema de suministro de energía y se pueden adoptar medidas técnicas como blindaje, aislamiento, conexión a tierra y filtrado.
(1) Aplicar filtro pasivo o filtro activo;
(2) Levante el transformador, reduzca la impedancia característica del circuito y desconecte la línea eléctrica;
(3) Utilice un arrancador suave verde, sin contaminación por corriente de pulso.
2.1 Usar filtros pasivos o activos
Los filtros pasivos son adecuados para cambiar la impedancia característica de las fuentes de alimentación conmutadas a frecuencias especiales y son adecuados para sistemas que son estables y no cambian.Los filtros activos son adecuados para compensar cargas discretas del sistema.
Los filtros pasivos son adecuados para los métodos tradicionales.El filtro pasivo apareció primero debido a su estructura simple y clara, baja inversión en el proyecto, alta confiabilidad operativa y bajo costo operativo.Siguen siendo el medio clave para suprimir las corrientes pulsadas.El filtro LC es un dispositivo tradicional pasivo de supresión de armónicos de alto orden.Es una combinación apropiada de condensadores de filtro, reactores y resistencias, y está conectada en paralelo con la fuente de armónicos de alto orden.Además de la función de filtrado, también tiene una función de compensación no válida.Estos dispositivos tienen algunos inconvenientes insuperables.Es muy fácil que la llave se sobrecargue y se quemará cuando se sobrecargue, lo que provocará que el factor de potencia exceda el estándar, compensación y castigo.Además, los filtros pasivos están fuera de control, por lo que con el tiempo, la fragilización adicional o los cambios en la carga de la red cambiarán la resonancia en serie y reducirán el efecto del filtro.Más importante aún, el filtro pasivo solo puede filtrar un componente armónico de alto orden (si hay un filtro, solo puede filtrar el tercer armónico), de modo que si se filtran diferentes frecuencias armónicas de alto orden, se pueden usar diferentes filtros para aumentar inversión en equipos.
Hay muchos tipos de filtros activos en varios países del mundo, que pueden rastrear y compensar corrientes de pulso de diferentes frecuencias y amplitudes, y las características de compensación no se verán afectadas por la impedancia característica de la red eléctrica.La teoría básica de los filtros activos de ingeniería de energía nació en la década de 1960, seguida por la mejora de la tecnología de circuitos integrados de control total de potencia de salida grande, mediana y pequeña, la mejora del sistema de control de modulación de ancho de pulso y los armónicos basados en la Teoría de la carga reactiva de velocidad instantánea.La clara propuesta del actual método de monitorización instantánea de la velocidad ha llevado al rápido desarrollo de filtros activos de ingeniería energética.Su concepto básico es monitorear la corriente armónica que se origina en el objetivo de compensación, y el equipo de compensación crea una banda de frecuencia de corriente de compensación con el mismo tamaño y polaridad opuesta que la corriente armónica, para compensar la corriente de pulso causada por la corriente de pulso. fuente de la línea original, para luego realizar la corriente de la red eléctrica. Sólo se incluyen servicios fundamentales.La parte principal es el generador de ondas armónicas y el sistema de control automático, es decir, funciona mediante la tecnología de procesamiento de imágenes digitales que controla el triodo de capa aislante rápida.
En esta etapa, en el aspecto del control de corriente de pulso especial, han aparecido filtros pasivos y filtros activos en forma de aplicaciones complementarias y mixtas, aprovechando al máximo las ventajas de los filtros activos, como una estructura simple y clara, fácil mantenimiento y bajo costo. y buen desempeño en materia de remuneraciones.Elimina los defectos del gran volumen y el mayor costo del filtro activo, y combina los dos para hacer que todo el software del sistema obtenga un rendimiento excelente.
2.2 Reducir la impedancia del bucle y cortar el método de la línea de transmisión.
La causa raíz de la generación de armónicos se debe al uso de cargas no lineales, por lo tanto, la solución básica es separar las líneas eléctricas de las cargas generadoras de armónicos de las líneas eléctricas de las cargas sensibles a los armónicos.La corriente distorsionada generada por la carga no lineal produce una caída de voltaje distorsionada en la impedancia del cable, y la forma de onda de voltaje distorsionada sintetizada se aplica a otras cargas conectadas a la misma línea, donde fluyen corrientes armónicas más altas.Por lo tanto, también se pueden mantener medidas para reducir el daño por corriente de pulso aumentando el área de la sección transversal del cable y reduciendo la impedancia del bucle.En la actualidad, métodos como aumentar la capacidad del transformador, aumentar el área de la sección transversal de los cables, especialmente aumentar el área de la sección transversal de los cables neutros y seleccionar componentes de protección como disyuntores y fusibles, se utilizan ampliamente en China.Sin embargo, este método no puede eliminar fundamentalmente los armónicos, pero reduce las características y funciones de protección, aumenta la inversión y aumenta los peligros ocultos en el sistema de suministro de energía.Conecte cargas lineales y cargas no lineales desde la misma fuente de alimentación
Los puntos de salida (PCC) comienzan a suministrar energía al circuito individualmente, por lo que el voltaje fuera del marco de cargas discretas no se puede transferir a la carga lineal.Esta es una solución ideal al problema armónico actual.
2.3 Aplicar potencia del inversor verde esmeralda sin contaminación armónica
El estándar de calidad del inversor ecológico es que las corrientes de entrada y salida son ondas sinusoidales, el factor de potencia de entrada es controlable, el factor de potencia se puede configurar en 1 bajo cualquier carga y la frecuencia de salida de la frecuencia eléctrica se puede controlar arbitrariamente.El reactor de CA incorporado en el convertidor de frecuencia puede suprimir los armónicos y proteger el puente rectificador de la influencia de la onda pronunciada instantánea de la tensión de alimentación.La práctica demuestra que la corriente armónica sin reactor es obviamente mayor que con el reactor.Para reducir las interferencias causadas por la contaminación armónica, se instala un filtro de ruido en el circuito de salida del convertidor de frecuencia.Cuando el convertidor de frecuencia lo permite, se reduce la frecuencia portadora del convertidor de frecuencia.Además, en los convertidores de frecuencia de alta potencia se suele utilizar la rectificación de 12 o 18 pulsos, reduciendo así el contenido de armónicos en la fuente de alimentación al eliminar los armónicos bajos.Por ejemplo, 12 pulsos, los armónicos más bajos son los armónicos 11, 13, 23 y 25.De manera similar, para 18 pulsos simples, los pocos armónicos son los armónicos 17 y 19.
La tecnología de bajos armónicos utilizada en los arrancadores suaves se puede resumir de la siguiente manera:
(1) La multiplicación en serie del módulo de fuente de alimentación del inversor selecciona 2 o aproximadamente 2 módulos de fuente de alimentación del inversor conectados en serie y elimina los componentes armónicos de acuerdo con la acumulación de forma de onda.
(2) El circuito rectificador aumenta.Los arrancadores suaves con modulación de ancho de pulso utilizan rectificadores de 121, 18 o 24 pulsos para reducir las corrientes de pulso.
(3) Reutilización de módulos de potencia del inversor en serie. Al utilizar 30 módulos de potencia del inversor en serie de un solo pulso y reutilizar el circuito de potencia, se puede reducir la corriente de pulso.
(4) Utilice un nuevo método de modulación de conversión de frecuencia de CC, como la modulación de diamante del material vectorial de voltaje de trabajo.En la actualidad, muchos fabricantes de inversores conceden gran importancia al problema de los armónicos y, técnicamente, garantizan la ecología del inversor durante el diseño y, fundamentalmente, resuelven el problema de los armónicos.
3 Conclusión
En general, podemos entender claramente la causa de los armónicos.En términos de operación real, las personas pueden elegir filtros pasivos y filtros activos para reducir la impedancia característica del bucle, cortar la ruta relativa de transmisión de armónicos, desarrollar y aplicar arrancadores suaves verdes sin contaminación armónica y apagar los armónicos suaves generados por El motor de arranque se controla dentro de un rango pequeño.
Hora de publicación: 13-abr-2023