„Нелинеарноста значи дека е тешко да се реши“, рече еднаш Артур Матук, математичар од Технолошкиот институт во Масачусетс (МИТ).Но, треба да се реши кога нелинеарноста се применува на електричните оптоварувања, бидејќи тоа генерира хармонични струи и негативно влијае на дистрибуцијата на енергија - а тоа е скапо.Овде, Марек Лукашчик, европски и блискоисточен маркетинг менаџер на WEG, глобален производител и снабдувач на технологија за мотори и погони, објаснува како да се ублажат хармониците во апликациите на инвертер.
Флуоресцентни светилки, прекинувачки напојувања, електрични лачни печки, исправувачи и фреквентни конвертори.Сите овие се примери на уреди со нелинеарни оптоварувања, што значи дека уредот апсорбира напон и струја во форма на ненадејни кратки импулси.Тие се разликуваат од уредите што имаат линеарни оптоварувања - како што се мотори, грејачи на простор, трансформатори кои се под напон и светилки со вжарено.За линеарни оптоварувања, односот помеѓу брановите форми на напонот и струјата е синусоидален, а струјата во секое време е пропорционална на напонот изразен со Омовиот закон.
Еден проблем со сите нелинеарни оптоварувања е тоа што тие генерираат хармонични струи.Хармониците се фреквентни компоненти кои обично се повисоки од основната фреквенција на напојувањето, помеѓу 50 или 60 Херци (Hz) и се додаваат на основната струја.Овие дополнителни струи ќе предизвикаат нарушување на брановиот облик на напонот на системот и ќе го намалат неговиот фактор на моќност.
Хармоничните струи што течат во електричниот систем може да предизвикаат други несакани ефекти, како што се нарушување на напонот на точките за интерконекција со други оптоварувања и прегревање на каблите.Во овие случаи, мерењето на вкупното изобличување на хармониците (THD) може да ни каже колкаво е изобличувањето на напонот или струјата предизвикано од хармониците.
Во оваа статија, ќе проучуваме како да ги намалиме хармониците во апликациите на инвертер врз основа на индустриските препораки за правилно следење и толкување на појавите што предизвикуваат проблеми со квалитетот на енергијата.
ОК ја користи инженерската препорака (EREC) G5 на Здружението за енергетска мрежа (ENA) како добра практика за управување со нарушување на хармоничниот напон во преносните системи и дистрибутивните мрежи.Во Европската унија, овие препораки обично се содржани во директивите за електромагнетна компатибилност (EMC), кои вклучуваат различни стандарди на Меѓународната електротехничка комисија (IEC), како што е IEC 60050. IEEE 519 е обично северноамерикански стандард, но вреди да се напомене дека IEEE 519 се фокусира на дистрибутивни системи наместо на поединечни уреди.
Откако хармониските нивоа ќе се одредат со симулација или мерење, постојат многу начини да се минимизираат за да се задржат во прифатливи граници.Но, која е прифатливата граница?
Бидејќи не е економски изводливо или невозможно да се елиминираат сите хармоници, постојат два меѓународни стандарди за EMC кои го ограничуваат нарушувањето на напонот на напојувањето со наведување на максималната вредност на хармоничната струја.Тие се стандардот IEC 61000-3-2, погоден за опрема со номинална струја до 16 А (А) и ≤ 75 А по фаза и стандардот IEC 61000-3-12, погоден за опрема над 16 А.
Ограничувањето на напонските хармоници треба да биде да се задржи THD (V) на точката на заедничка спојка (PCC) на ≤ 5%.PCC е точката каде што електричните проводници на системот за дистрибуција на електрична енергија се поврзани со проводниците на потрошувачите и секој пренос на енергија помеѓу потрошувачот и системот за дистрибуција на електрична енергија.
Препораката од ≤ 5% е искористена како единствен услов за многу апликации.Ова е причината зошто во многу случаи, само користење на инвертер со 6-пулсен исправувач и влезна реактанса или поврзувачки индуктор за директна струја (DC) е доволна за да се исполни препораката за максимално нарушување на напонот.Се разбира, во споредба со 6-пулсен инвертер без индуктор во врската, користењето на инвертер со индуктор за DC врска (како што се сопствените CFW11, CFW700 и CFW500 на WEG) може значително да го намали хармониското зрачење.
Инаку, постојат уште неколку опции за намалување на системските хармоници во апликациите на инвертер, кои ќе ги претставиме овде.
Едно решение за намалување на хармониците е да се користи инвертер со 12-пулсен исправувач.Сепак, овој метод обично се користи само кога трансформаторот е веќе инсталиран;за повеќе инвертери поврзани на иста врска со еднонасочна струја;или ако за нова инсталација е потребен трансформатор посветен на инверторот.Дополнително, ова решение е погодно за моќност која обично е поголема од 500 киловати (kW).
Друг метод е да се користи 6-пулсен инвертер со активна струја (AC) со пасивен филтер на влезот.Овој метод може да координира различни напонски нивоа - хармонични напони помеѓу среден (MV), висок напон (HV) и екстра висок напон (EHV) - и поддржува компатибилност и ги елиминира негативните ефекти врз осетливата опрема на клиентите.Иако ова е традиционално решение за намалување на хармониците, тоа ќе ја зголеми загубата на топлина и ќе го намали факторот на моќност.
Ова нè доведува до поекономичен начин за намалување на хармониците: користете инвертер со исправувач со 18 импулси, или особено DC-AC погон кој се напојува со DC врска преку 18-пулсен исправувач и трансформатор што менува фаза.Исправувачот на пулсот е исто решение без разлика дали е 12-пулсен или 18-пулсен.Иако ова е традиционално решение за намалување на хармониците, поради неговата висока цена, обично се користи само кога е инсталиран трансформатор или кога е потребен специјален трансформатор за инверторот за нова инсталација.Моќноста е обично поголема од 500 kW.
Некои методи на хармониско потиснување ја зголемуваат загубата на топлина и го намалуваат факторот на моќност, додека други методи може да ги подобрат перформансите на системот.Добро решение што го препорачуваме е да користите WEG активни филтри со 6-пулсни AC погони.Ова е одлично решение за елиминирање на хармониците генерирани од различни уреди
Конечно, кога моќта може да се регенерира во мрежата, или кога повеќе мотори се придвижувани од една DC врска, друго решение е привлечно.Односно, се користи активен преден дел (AFE) регенеративен погон и LCL филтер.Во овој случај, возачот има активен исправувач на влезот и е во согласност со препорачаните ограничувања.
За инвертори без DC врска - како што се сопствените инвертери CFW500, CFW300, CFW100 и MW500 на WEG - клучот за намалување на хармониците е мрежната реактанса.Ова не само што го решава проблемот со хармониците, туку го решава и проблемот со складирањето на енергијата во реактивниот дел на инверторот и да стане неефективно.Со помош на мрежна реактанса, високофреквентен еднофазен инвертер натоварен со резонантна мрежа може да се користи за да се реализира контролирана реактанса.Предноста на овој метод е што енергијата складирана во елементот на реактансата е помала, а хармониското нарушување е помало.
Постојат и други практични начини за справување со хармониците.Една од нив е да се зголеми бројот на линеарни оптоварувања во однос на нелинеарните оптоварувања.Друг метод е да се одделат системите за напојување за линеарни и нелинеарни оптоварувања така што има различни ограничувања на напонот THD помеѓу 5% и 10%.Овој метод е во согласност со горенаведените инженерски препораки (EREC) G5 и EREC G97, кои се користат за проценка на хармониското напонско нарушување на нелинеарни и резонантни постројки и опрема.
Друг метод е да се користи исправувач со поголем број импулси и да се внесе во трансформатор со повеќе секундарни фази.Трансформаторите со повеќе намотки со повеќе примарни или секундарни намотки може да се поврзат едни со други во посебен тип на конфигурација за да го обезбедат потребното ниво на излезен напон или да придвижуваат повеќе оптоварувања на излезот, а со тоа да обезбедат повеќе опции во системот за дистрибуција на енергија и флексибилност.
Конечно, тука е регенеративната работа на погонот на AFE споменатата погоре.Основните погони за наизменична струја не се обновливи, што значи дека не можат да ја вратат енергијата на изворот на енергија - ова особено не е доволно, бидејќи во некои апликации, враќањето на вратената енергија е специфичен услов.Ако регенеративната енергија треба да се врати во изворот на наизменична струја, ова е улогата на регенеративниот погон.Едноставните исправувачи се заменуваат со AFE инвертери, а енергијата може да се поврати на овој начин.
Овие методи обезбедуваат различни опции за борба против хармониците и се погодни за различни типови системи за дистрибуција на електрична енергија.Но, тие исто така можат значително да заштедат енергија и трошоци во различни апликации и да се усогласат со меѓународните стандарди.Овие примери покажуваат дека сè додека се користи правилната технологија на инвертер, проблемот со нелинеарноста нема да биде тешко да се реши.
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 Today не е одговорен за содржината на поднесените или надворешно произведените написи и слики.Кликнете овде за да ни испратите е-пошта во која ќе не информирате за какви било грешки или пропусти содржани во овој напис.