הנזק של הרמוניות לממירי תדר, ערכת הבקרה ההרמונית של ממירי תדרים

ממירי תדר נמצאים בשימוש נרחב בתעשיית מערכות ההולכה במהירות משתנה בייצור תעשייתי.בגלל מאפייני מיתוג הכוח של מעגל מיישר המהפך, נוצר עומס מערכת דיסקרטי טיפוסי על אספקת המתח המתחלפת שלו.ממיר התדרים פועל בדרך כלל במקביל עם מכשירים אחרים כגון מחשבים וחיישנים באתר.התקנים אלה מותקנים לרוב בקרבת מקום ועשויים להשפיע זה על זה.לכן, הציוד האלקטרוני הכוח המיוצג על ידי ממיר תדרים הוא אחד המקורות ההרמוניים החשובים ברשת החשמל הציבורית, והזיהום ההרמוני שנוצר על ידי ציוד אלקטרוני הספק הפך למכשול העיקרי בפיתוח טכנולוגיית הכוח האלקטרונית עצמה.

1.1 מהן הרמוניות
הסיבה העיקרית להרמוניות היא טעינת מערכת בדיד.כאשר זרם זורם דרך העומס, אין קשר ליניארי עם המתח המופעל, וזרם שאינו גל סינוס זורם, ויוצר הרמוניות גבוהות יותר.תדרים הרמוניים הם כפולות שלמים של התדר הבסיסי.על פי עקרון הניתוח של המתמטיקאי הצרפתי פורייה (M.Fourier), ניתן לפרק כל צורת גל שחוזרת על עצמה לרכיבי גלי סינוס כולל תדר יסוד והרמוניות של סדרה של כפולות תדר יסוד.הרמוניות הן צורות גל סינוסואידיות, ולכל צורת גל סינוסואידאלית יש לרוב תדר, משרעת וזווית פאזה שונים.ניתן לחלק הרמוניות להרמוניות זוגיות ואי-זוגיות, המספרים השלישי, החמישי והשביעי הם הרמוניות אי-זוגיות, והמספרים השני, הארבעה עשר, השישי והשמיני הם הרמוניות זוגיות.לדוגמה, כאשר הגל הבסיסי הוא 50Hz, ההרמונית השנייה היא 10Hz, וההרמונית השלישית היא 150Hz.באופן כללי, הרמוניות מוזרות מזיקות יותר מהרמוניות אפילו.במערכת תלת פאזית מאוזנת, עקב סימטריה, אפילו הרמוניות בוטלו וקיימות רק הרמוניות מוזרות.עבור עומס מיישר תלת פאזי, הזרם ההרמוני הוא 6n 1 הרמוני, כגון 5, 7, 11, 13, 17, 19 וכו'. מפתח המתנע הרך גורם להרמוניות ה-5 וה-7.
1.2 תקנים רלוונטיים לבקרה הרמונית
בקרה הרמונית של אינוורטר צריכה לשים לב לתקנים הבאים: תקנים נגד הפרעות: EN50082-1, -2, EN61800-3: תקני קרינה: EN5008l-1, -2, EN61800-3.במיוחד IEC10003, IEC1800-3 (EN61800-3), IEC555 (EN60555) ו-IEEE519-1992.
התקנים הכלליים נגד הפרעות EN50081 ו-EN50082 ותקן ממיר התדרים EN61800 (1ECl800-3) מגדירים את רמות הקרינה וההפרעות של ציוד הפועל בסביבות שונות.התקנים הנ"ל מגדירים רמות קרינה מקובלות בתנאי סביבה שונים: רמה L, ללא הגבלת קרינה.זה מתאים למשתמשים המשתמשים במתחילים רכים בסביבות טבעיות שאינן מושפעות ולמשתמשים הפותרים בעצמם הגבלות מקור קרינה.Class h היא הגבול המצוין ב-EN61800-3, סביבה ראשונה: חלוקת מגבלה, סביבה שנייה.כאופציה עבור מסנן תדר רדיו, מצויד במסנן תדר רדיו יכול לגרום לסטרטר הרך לעמוד ברמה המסחרית, המשמשת בדרך כלל בסביבה לא תעשייתית.
2 אמצעי בקרה הרמוניים
ניתן לנהל בעיות הרמוניות, לדכא הפרעות קרינה והפרעות למערכת אספקת החשמל, ולאמץ אמצעים טכניים כגון מיגון, בידוד, הארקה וסינון.
(1) החל מסנן פסיבי או מסנן אקטיבי;
(2) הרם את השנאי, הפחית את העכבה האופיינית של המעגל, ונתק את קו החשמל;
(3) השתמש בסטרטר רך ירוק, ללא זיהום זרם דופק.
2.1 שימוש במסננים פסיביים או אקטיביים
מסננים פסיביים מתאימים לשינוי העכבה האופיינית של מיתוג ספקי כוח בתדרים מיוחדים, ומתאימים למערכות יציבות ואינן משתנות.מסננים אקטיביים מתאימים לפיצוי עומסי מערכת דיסקרטיים.
מסננים פסיביים מתאימים לשיטות מסורתיות.המסנן הפסיבי הופיע ראשון בגלל המבנה הפשוט והברור שלו, ההשקעה הנמוכה בפרויקט, אמינות התפעול הגבוהה ועלות התפעול הנמוכה.הם נשארים האמצעי המרכזי לדיכוי זרמים מפעימים.מסנן LC הוא מכשיר דיכוי הרמוני פסיבי מסדר גבוה מסורתי.זהו שילוב מתאים של קבלי סינון, כורים ונגדים, והוא מחובר במקביל למקור ההרמוני מסדר גבוה.בנוסף לפונקציית הסינון, יש לו גם פונקציית פיצוי לא חוקית.למכשירים כאלה יש כמה חסרונות שאי אפשר להתגבר עליהם.קל מאוד להעמיס על המפתח, והוא יישרף בעת עומס יתר, מה שיגרום לגורם ההספק לחרוג מהתקן, פיצוי ועונש.בנוסף, מסננים פסיביים יוצאים מכלל שליטה, כך שעם הזמן, שבריריות נוספת או שינויים בעומס הרשת ישנו את תהודה הסדרה ויפחיתו את אפקט המסנן.חשוב מכך, המסנן הפסיבי יכול לסנן רק רכיב הרמוני אחד מסדר גבוה (אם יש פילטר, הוא יכול לסנן רק את ההרמוני השלישי), כך שאם מסננים תדרים הרמוניים שונים מסדר גבוה, ניתן להשתמש במסננים שונים כדי להגדיל השקעת ציוד.
ישנם סוגים רבים של מסננים פעילים במדינות שונות בעולם, שיכולים לעקוב ולפצות זרמי פולסים בתדרים ואמפליטודות שונות, ומאפייני הפיצוי לא יושפעו מהעכבה האופיינית של רשת החשמל.התיאוריה הבסיסית של מסננים להנדסת כוח אקטיבי נולדה בשנות ה-60, ואחריה שיפור בטכנולוגיית המעגל המשולב בקרה מלאה של הספק גדול, בינוני וקטן, שיפור מערכת בקרת אפנון רוחב הפולסים וההרמוניות המבוססות על תיאוריית עומס תגובתי מהירות מיידית.ההצעה הברורה של שיטת ניטור המהירות המיידית הנוכחית הובילה לפיתוח מהיר של מסנני הנדסת כוח אקטיביים.הרעיון הבסיסי שלו הוא לנטר את הזרם ההרמוני שמקורו ביעד הפיצוי, וציוד הפיצוי יוצר פס תדרים של זרם פיצוי באותו גודל וקוטביות הפוכה כמו הזרם ההרמוני, כדי לקזז את זרם הפולס הנגרם על ידי זרם הפולס מקור הקו המקורי, ולאחר מכן להפוך את הזרם של רשת החשמל רק מנות בסיסיות כלולות.החלק העיקרי הוא מחולל הגלים ההרמוניים ומערכת הבקרה האוטומטית, כלומר, הוא פועל באמצעות טכנולוגיית עיבוד התמונה הדיגיטלית השולטת בשלישיית שכבת הבידוד המהירה.
בשלב זה, בהיבט של בקרת זרם דופק מיוחד, הופיעו מסננים פסיביים ומסננים אקטיביים בצורת יישומים משלימים ומעורבים, תוך שימוש מלא ביתרונות של מסננים אקטיביים כגון מבנה פשוט וברור, תחזוקה קלה, עלות נמוכה. , וביצועי פיצוי טובים.הוא נפטר מהפגמים של נפח גדול ועלות מוגברת של המסנן הפעיל, ומשלב את שניהם יחד כדי לגרום לתוכנת המערכת כולה להשיג ביצועים מצוינים.
2.2 הפחת את העכבה של הלולאה וניתק את שיטת קו ההולכה
הסיבה העיקרית ליצירת הרמונית נובעת משימוש בעומסים לא לינאריים, לכן הפתרון הבסיסי הוא הפרדת קווי המתח של העומסים היוצרים הרמוניים מקווי המתח של העומסים הרגישים להרמונית.הזרם המעוות שנוצר על ידי העומס הלא ליניארי מייצר מפל מתח מעוות על עכבת הכבל, וצורת גל המתח המעוות המסונתז מוחל על עומסים אחרים המחוברים לאותו קו, שבו זורמים זרמים הרמוניים גבוהים יותר.לכן, אמצעים להפחתת נזקי זרם הדופק יכולים להישמר גם על ידי הגדלת שטח החתך של הכבל והפחתת עכבת הלולאה.כיום, שיטות כגון הגדלת קיבולת השנאים, הגדלת שטח החתך של הכבלים, במיוחד הגדלת שטח החתך של הכבלים הנייטרליים, ובחירת רכיבי הגנה כגון מפסקי זרם ונתיכים נמצאים בשימוש נרחב בסין.עם זאת, שיטה זו אינה יכולה לבטל מהותית הרמוניות, אלא מפחיתה את מאפייני ההגנה והתפקודים, מגדילה את ההשקעה ומגבירה סכנות נסתרות במערכת אספקת החשמל.חבר עומסים ליניאריים ועומסים לא ליניאריים מאותו ספק כוח
נקודות יציאה (PCC) מתחילות לספק חשמל למעגל בנפרד, כך שלא ניתן להעביר את המתח מחוץ למסגרת מעומסים בדידים לעומס הליניארי.זהו פתרון אידיאלי לבעיה ההרמונית הנוכחית.
2.3 הפעל כוח מהפך ירוק אזמרגד ללא זיהום הרמוני
תקן האיכות של המהפך הירוק הוא שזרמי הקלט והמוצא הם גלי סינוס, מקדם ההספק הנכנס ניתן לשליטה, ניתן להגדיר את מקדם ההספק ל-1 בכל עומס, וניתן לשלוט על תדר המוצא של תדר ההספק באופן שרירותי.כור ה-AC המובנה של ממיר התדרים יכול לדכא היטב את ההרמוניות ולהגן על גשר המיישר מהשפעת הגל התלול המיידי של מתח אספקת החשמל.תרגול מראה שהזרם ההרמוני ללא כור הוא ללא ספק גבוה יותר מזה עם כור.על מנת להפחית את ההפרעות הנגרמות מזיהום הרמוני, מותקן מסנן רעשים במעגל המוצא של ממיר התדרים.כאשר ממיר התדר מאפשר, תדר הנשא של ממיר התדרים מופחת.בנוסף, בממירי תדרים בעלי הספק גבוה, משתמשים בדרך כלל ביישור 12 פולסים או 18 פולסים, ובכך מפחיתים את התוכן ההרמוני באספקת החשמל על ידי ביטול הרמוניות נמוכות.לדוגמה, 12 פולסים, ההרמוניות הנמוכות ביותר הן ההרמוניות ה-11, ה-13, ה-23 וה-25.באופן דומה, עבור 18 פולסים בודדים, ההרמוניות המעטות הן ההרמוניות ה-17 וה-19.
ניתן לסכם את הטכנולוגיה ההרמונית הנמוכה המשמשת במתחילים רכים כך:
(1) הכפל הסדרתי של מודול אספקת החשמל של המהפך בוחר 2 או בערך 2 מודולי ספק כוח מהפך המחוברים בסדרה, ומבטל את הרכיבים ההרמוניים בהתאם להצטברות צורות הגל.
(2) מעגל המיישר גדל.סטרטרים רכים של אפנון רוחב פולסים משתמשים במיישרים של 121 פולסים, 18 פולסים או 24 פולסים כדי להפחית את זרמי הדופק.
(3) שימוש חוזר במודולי כוח מהפך בסדרה, על ידי שימוש ב-30 מודולי כוח מהפך מסדרה חד פעמית ושימוש חוזר במעגל החשמל, ניתן להפחית את זרם הדופק.
(4) השתמש בשיטת אפנון חדשה של המרת תדר DC, כגון אפנון יהלום של חומר וקטור מתח העבודה.נכון להיום, יצרני אינוורטר רבים מייחסים חשיבות רבה לבעיה ההרמונית, ומבטיחים מבחינה טכנית את הורקת המהפך במהלך התכנון, ופותרים באופן יסודי את הבעיה ההרמונית.
3 מסקנה
באופן כללי, אנו יכולים להבין בבירור את הסיבה להרמוניות.במונחים של פעולה בפועל, אנשים יכולים לבחור מסננים פסיביים ומסננים אקטיביים כדי להפחית את העכבה האופיינית של הלולאה, לנתק את הנתיב היחסי של שידור הרמוני, לפתח ולהחיל סטרטרים רכים ירוקים ללא זיהום הרמוני, ולהפוך את ההרמוניות הנוצרת על ידי המתנע נשלט בטווח קטן.