Os conversores de frequência são amplamente utilizados na indústria de sistemas de transmissão de velocidade variável na produção industrial.Devido às características de comutação de energia do circuito retificador do inversor, uma carga de sistema discreta típica é gerada em sua fonte de alimentação de comutação.O conversor de frequência geralmente opera simultaneamente com outros dispositivos, como computadores e sensores no local.Esses dispositivos são instalados principalmente nas proximidades e podem afetar uns aos outros.Portanto, o equipamento eletrônico de potência representado pelo conversor de frequência é uma das fontes harmônicas importantes na rede elétrica pública, e a poluição harmônica gerada pelo equipamento eletrônico de potência tornou-se o principal obstáculo para o desenvolvimento da própria tecnologia eletrônica de potência.
1.1 O que são harmônicos
A causa raiz dos harmônicos é o carregamento discreto do sistema.Quando uma corrente flui pela carga, não há relação linear com a tensão aplicada, e uma corrente diferente de uma onda senoidal flui, gerando harmônicos mais altos.As frequências harmônicas são múltiplos inteiros da frequência fundamental.De acordo com o princípio de análise do matemático francês Fourier (M.Fourier), qualquer forma de onda repetitiva pode ser decomposta em componentes de onda senoidal, incluindo frequência fundamental e harmônicos de uma série de múltiplos de frequência fundamental.Harmônicos são formas de onda senoidais, e cada forma de onda senoidal geralmente tem frequência, amplitude e ângulo de fase diferentes.Os harmônicos podem ser divididos em harmônicos pares e ímpares, o terceiro, quinto e sétimo números são harmônicos ímpares, e o segundo, décimo quarto, sexto e oitavo números são harmônicos pares.Por exemplo, quando a onda fundamental é de 50 Hz, o segundo harmônico é de 10 Hz e o terceiro harmônico é de 150 Hz.Em geral, os harmônicos ímpares são mais prejudiciais do que os harmônicos pares.Em um sistema trifásico balanceado, devido à simetria, harmônicos pares foram eliminados e apenas harmônicos ímpares existem.Para a carga do retificador trifásico, a corrente harmônica é 6n 1 harmônico, como 5, 7, 11, 13, 17, 19, etc. A chave de partida suave causa o 5º e 7º harmônicos.
1.2 Padrões relevantes para controle harmônico
O controle harmônico do inversor deve prestar atenção aos seguintes padrões: padrões anti-interferência: EN50082-1, -2, EN61800-3: padrões de radiação: EN5008l-1, -2, EN61800-3.Especialmente IEC10003, IEC1800-3 (EN61800-3), IEC555 (EN60555) e IEEE519-1992.
Os padrões gerais antiparasitários EN50081 e EN50082 e o padrão para conversores de frequência EN61800 (1ECl800-3) definem os níveis de radiação e antiparasitários de equipamentos operando em diferentes ambientes.Os padrões acima mencionados definem níveis de radiação aceitáveis sob diferentes condições ambientais: nível L, sem limite de radiação.É adequado para usuários que usam soft starters em ambientes naturais não afetados e usuários que resolvem sozinhos as restrições de fontes de radiação.Classe h é o limite especificado pela EN61800-3, primeiro ambiente: limite de distribuição, segundo ambiente.Como opção para filtro de radiofrequência, equipado com filtro de radiofrequência pode fazer com que o soft starter atenda ao nível comercial, que geralmente é usado em ambiente não industrial.
2 Medidas de controle harmônico
Problemas harmônicos podem ser gerenciados, interferência de radiação e interferência do sistema de alimentação podem ser suprimidas e medidas técnicas como blindagem, isolamento, aterramento e filtragem podem ser adotadas.
(1) Aplicar filtro passivo ou filtro ativo;
(2) Levante o transformador, reduza a impedância característica do circuito e desconecte a linha de alimentação;
(3) Use soft starter verde, sem poluição por corrente de pulso.
2.1 Usando filtros passivos ou ativos
Os filtros passivos são adequados para alterar a impedância característica de fontes de alimentação comutadas em frequências especiais e são adequados para sistemas que são estáveis e não mudam.Os filtros ativos são adequados para compensar cargas discretas do sistema.
Os filtros passivos são adequados para métodos tradicionais.O filtro passivo apareceu primeiro por causa de sua estrutura simples e clara, baixo investimento de projeto, alta confiabilidade de operação e baixo custo de operação.Eles continuam sendo o principal meio de suprimir correntes pulsadas.O filtro LC é um dispositivo passivo tradicional de supressão harmônica de alta ordem.É uma combinação apropriada de capacitores de filtro, reatores e resistores, e é conectado em paralelo com a fonte harmônica de alta ordem.Além da função de filtragem, também possui uma função de compensação inválida.Tais dispositivos têm algumas desvantagens intransponíveis.A chave é muito fácil de ser sobrecarregada e queimará quando sobrecarregada, o que fará com que o fator de potência exceda o padrão, compensação e punição.Além disso, os filtros passivos estão fora de controle, portanto, com o tempo, fragilização adicional ou alterações na carga da rede alterarão a ressonância em série e reduzirão o efeito do filtro.Mais importante ainda, o filtro passivo pode filtrar apenas um componente harmônico de alta ordem (se houver um filtro, ele pode filtrar apenas o terceiro harmônico), de modo que, se diferentes frequências harmônicas de alta ordem forem filtradas, diferentes filtros podem ser usados para aumentar investimento em equipamentos.
Existem muitos tipos de filtros ativos em vários países do mundo, que podem rastrear e compensar correntes de pulso de diferentes frequências e amplitudes, e as características de compensação não serão afetadas pela impedância característica da rede elétrica.A teoria básica dos filtros de engenharia de energia ativa nasceu na década de 1960, seguida pela melhoria da tecnologia de circuito integrado de controle total de potência de saída grande, média e pequena, a melhoria do sistema de controle de modulação por largura de pulso e os harmônicos baseados no teoria de carga reativa de velocidade instantânea.A proposta clara do atual método de monitoramento de velocidade instantânea levou ao rápido desenvolvimento de filtros ativos de engenharia de energia.Seu conceito básico é monitorar a corrente harmônica proveniente do alvo de compensação, e o equipamento de compensação cria uma banda de frequência de corrente de compensação com o mesmo tamanho e polaridade oposta à corrente harmônica, de modo a compensar a corrente de pulso causada pela corrente de pulso fonte da linha original e, em seguida, faça a corrente da rede de energia. Apenas as porções fundamentais estão incluídas.A parte principal é o gerador de ondas harmônicas e o sistema de controle automático, ou seja, funciona através da tecnologia de processamento digital de imagem que controla o triodo de camada isolante rápida.
Nesta fase, no aspecto de controle de corrente de pulso especial, filtros passivos e filtros ativos apareceram na forma de aplicações complementares e mistas, aproveitando ao máximo as vantagens dos filtros ativos, como estrutura simples e clara, fácil manutenção, baixo custo , e bom desempenho de compensação.Ele elimina os defeitos de grande volume e aumento de custo do filtro ativo e combina os dois para fazer com que todo o software do sistema obtenha excelente desempenho.
2.2 Reduza a impedância do loop e corte o método da linha de transmissão
A causa raiz da geração de harmônicos é devido ao uso de cargas não lineares, portanto, a solução básica é separar as linhas de energia das cargas geradoras de harmônicos das linhas de energia das cargas sensíveis a harmônicos.A corrente distorcida gerada pela carga não linear produz uma queda de tensão distorcida na impedância do cabo, e a forma de onda de tensão distorcida sintetizada é aplicada a outras cargas conectadas à mesma linha, onde circulam correntes harmônicas mais altas.Portanto, as medidas para reduzir os danos da corrente de pulso também podem ser mantidas aumentando a área da seção transversal do cabo e reduzindo a impedância do loop.Atualmente, métodos como aumentar a capacidade do transformador, aumentar a área da seção transversal dos cabos, especialmente aumentar a área da seção transversal dos cabos neutros e selecionar componentes de proteção, como disjuntores e fusíveis, são amplamente utilizados na China.No entanto, este método não pode eliminar fundamentalmente os harmônicos, mas reduz as características e funções de proteção, aumenta o investimento e aumenta os perigos ocultos no sistema de alimentação.Conecte cargas lineares e cargas não lineares da mesma fonte de alimentação
Os pontos de saída (PCCs) começam a fornecer energia ao circuito individualmente, de modo que a tensão fora do quadro de cargas discretas não pode ser transferida para a carga linear.Esta é uma solução ideal para o problema harmônico atual.
2.3 Aplique a energia do inversor verde esmeralda sem poluição harmônica
O padrão de qualidade do inversor verde é que as correntes de entrada e saída são ondas senoidais, o fator de potência de entrada é controlável, o fator de potência pode ser definido como 1 sob qualquer carga e a frequência de saída da frequência de energia pode ser controlada arbitrariamente.O reator CA integrado do conversor de frequência pode suprimir harmônicos e proteger a ponte retificadora da influência da onda íngreme instantânea da tensão da fonte de alimentação.A prática mostra que a corrente harmônica sem reator é obviamente maior do que com reator.Para reduzir a interferência causada pela poluição harmônica, um filtro de ruído é instalado no circuito de saída do conversor de frequência.Quando o conversor de frequência permite, a frequência portadora do conversor de frequência é reduzida.Além disso, em conversores de frequência de alta potência, a retificação de 12 ou 18 pulsos é geralmente usada, reduzindo assim o conteúdo harmônico na fonte de alimentação ao eliminar harmônicos baixos.Por exemplo, 12 pulsos, os harmônicos mais baixos são o 11º, 13º, 23º e 25º harmônicos.Da mesma forma, para 18 pulsos únicos, os poucos harmônicos são o 17º e o 19º harmônicos.
A tecnologia de baixo harmônico usada em partidas suaves pode ser resumida da seguinte forma:
(1) A multiplicação em série do módulo de fonte de alimentação do inversor seleciona 2 ou cerca de 2 módulos de fonte de alimentação do inversor conectados em série e elimina os componentes harmônicos de acordo com o acúmulo da forma de onda.
(2) O circuito retificador aumenta.Os soft starters de modulação por largura de pulso usam retificadores de 121 pulsos, 18 pulsos ou 24 pulsos para reduzir as correntes de pulso.
(3) Reutilização de módulos de potência do inversor em série, usando 30 módulos de potência do inversor de pulso único e reutilizando o circuito de potência, a corrente de pulso pode ser reduzida.
(4) Use um novo método de modulação de conversão de frequência DC, como modulação de diamante do material de vetor de tensão de trabalho.Atualmente, muitos fabricantes de inversores atribuem grande importância ao problema harmônico e garantem tecnicamente a ecologização do inversor durante o projeto e, fundamentalmente, resolvem o problema harmônico.
3 Conclusão
Em geral, podemos entender claramente a causa dos harmônicos.Em termos de operação real, as pessoas podem escolher filtros passivos e filtros ativos para reduzir a impedância característica do loop, cortar o caminho relativo da transmissão harmônica, desenvolver e aplicar soft starters verdes sem poluição harmônica e transformar os harmônicos suaves gerados por o starter são controlados dentro de uma pequena faixa.
Horário de postagem: 13 de abril de 2023