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 de conmutación.El convertidor de frecuencia suele funcionar simultáneamente con otros dispositivos, como ordenadores y sensores in situ.La mayoría de estos dispositivos se instalan cerca y pueden afectarse entre sí.Por lo tanto, el equipo electrónico de potencia representado por el convertidor de frecuencia es una de las fuentes armónicas importantes en la red eléctrica pública, y la contaminación armónica generada por el equipo electrónico de potencia se ha convertido en el principal obstáculo para el desarrollo de la tecnología electrónica de potencia.
1.1 ¿Qué son los armónicos?
La causa raíz 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 que no es una onda sinusoidal, generando armónicos más altos.Las frecuencias armónicas son múltiplos enteros de la frecuencia fundamental.De acuerdo con 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 a menudo tiene 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, se han eliminado los armónicos pares y solo existen 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 de arranque suave genera los armónicos 5 y 7.
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.Los estándares mencionados anteriormente definen niveles de radiación aceptables bajo 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 las restricciones de la fuente de radiación por sí mismos.La clase h es el límite especificado por EN61800-3, primer entorno: distribución límite, segundo entorno.Como una opción para el filtro de radiofrecuencia, equipado con un filtro de radiofrecuencia puede hacer que el arrancador suave cumpla con el nivel comercial, que generalmente se usa en un entorno no industrial.
2 Medidas de control de armónicos
Los problemas de armónicos se pueden gestionar, la interferencia de radiación y la interferencia del sistema de suministro de energía se pueden suprimir 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 de alimentación;
(3) Use un arrancador suave verde, sin contaminación por corriente de pulso.
2.1 Uso de 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 proyectos, alta confiabilidad de operación y bajo costo de operación.Siguen siendo el medio clave para suprimir las corrientes pulsadas.El filtro LC es un dispositivo pasivo tradicional de supresión de armónicos de alto orden.Es una combinación adecuada de condensadores de filtro, reactores y resistencias, y se conecta en paralelo con la fuente de armónicos de alto orden.Además de la función de filtrado, también tiene una función de compensación no válida.Dichos dispositivos tienen algunos inconvenientes insuperables.La llave es muy fácil de sobrecargar y se quemará cuando se sobrecargue, lo que hará que el factor de potencia supere el estándar, la compensación y el 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 de ingeniería de potencia activa nació en la década de 1960, seguida de la mejora de la tecnología de circuito integrado 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 el Teoría de carga reactiva de velocidad instantánea.La clara propuesta del método actual de monitoreo de velocidad instantánea ha llevado al rápido desarrollo de filtros de ingeniería de energía activa.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, y luego hacer la corriente de la red eléctrica Solo se incluyen porciones fundamentales.La parte principal es el generador de ondas armónicas y el sistema de control automático, es decir, funciona a través de la tecnología de procesamiento de imágenes digitales que controla el triodo de la 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 estructura simple y clara, fácil mantenimiento, bajo costo. , y buen rendimiento de compensación.Se deshace de los defectos del gran volumen y el aumento del costo del filtro activo, y combina los dos para hacer que todo el software del sistema obtenga un rendimiento excelente.
2.2 Reduzca la impedancia del bucle y corte 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 tensión distorsionada en la impedancia del cable, y la forma de onda de tensión distorsionada sintetizada se aplica a otras cargas conectadas a la misma línea, donde fluyen corrientes armónicas más altas.Por lo tanto, las medidas para reducir el daño de la corriente de pulso también se pueden mantener aumentando el área de la sección transversal del cable y reduciendo la impedancia del bucle.En la actualidad, en China se utilizan ampliamente 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.Sin embargo, este método no puede eliminar fundamentalmente los armónicos, sino que 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 de marco de las cargas discretas no se puede transferir a la carga lineal.Esta es una solución ideal para el problema armónico actual.
2.3 Aplicar energía inversor verde esmeralda sin contaminación armónica
El estándar de calidad del inversor verde 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 establecer en 1 bajo cualquier carga y la frecuencia de salida de la frecuencia de potencia se puede controlar arbitrariamente.El reactor de CA incorporado del convertidor de frecuencia puede suprimir bien los armónicos y proteger el puente rectificador de la influencia de la onda empinada instantánea del voltaje de la fuente de alimentación.La práctica muestra que la corriente armónica sin reactor es obviamente más alta que con reactor.Para reducir la interferencia causada 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, la frecuencia portadora del convertidor de frecuencia se reduce.Además, en los convertidores de frecuencia de alta potencia, se suele utilizar la rectificación de 12 pulsos o de 18 pulsos, lo que reduce 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 los módulos de potencia del inversor en serie, mediante el uso de 30 módulos de potencia del inversor de la serie de un solo pulso y la reutilización del circuito de potencia, se puede reducir la corriente del pulso.
(4) Use un nuevo método de modulación de conversión de frecuencia de CC, como la modulación de diamante del material del vector de voltaje de trabajo.En la actualidad, muchos fabricantes de inversores otorgan gran importancia al problema de los armónicos y técnicamente garantizan la ecologización del inversor durante el diseño y resuelven fundamentalmente 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 lazo, cortar la ruta relativa de transmisión armónica, desarrollar y aplicar arrancadores suaves ecológicos sin contaminación armónica y convertir los armónicos suaves generados por el motor de arranque se controlan dentro de un rango pequeño.
Hora de publicación: 13-abr-2023