"Nie-lineariteit beteken dit is moeilik om op te los," het Arthur Mattuck, 'n wiskundige by die Massachusetts Institute of Technology (MIT), eenkeer gesê.Maar dit moet aangespreek word wanneer nie-lineariteit op elektriese ladings toegepas word, want dit genereer harmoniese strome en beïnvloed kragverspreiding negatief - en dit is duur.Hier verduidelik Marek Lukaszczyk, Europese en Midde-Ooste Bemarkingsbestuurder van WEG, 'n wêreldwye vervaardiger en verskaffer van motor- en dryftegnologie, hoe om harmonieke in omskakelaartoepassings te versag.
Fluorescerende lampe, skakelkragbronne, elektriese boogoonde, gelykrigters en frekwensie-omsetters.Al hierdie is voorbeelde van toestelle met nie-lineêre ladings, wat beteken dat die toestel spanning en stroom in die vorm van skielike kort pulse absorbeer.Hulle verskil van toestelle wat lineêre vragte het—soos motors, ruimteverwarmers, transformators wat krag kry en gloeilampe.Vir lineêre ladings is die verband tussen spanning en stroom golfvorme sinusvormig, en die stroom te eniger tyd is eweredig aan die spanning wat deur Ohm se wet uitgedruk word.
Een probleem met alle nie-lineêre ladings is dat hulle harmoniese strome genereer.Harmoniese is frekwensiekomponente wat gewoonlik hoër is as die fundamentele frekwensie van die kragtoevoer, tussen 50 of 60 Hertz (Hz), en word by die fundamentele stroom gevoeg.Hierdie ekstra strome sal vervorming van die stelselspanningsgolfvorm veroorsaak en die drywingsfaktor verminder.
Harmoniese strome wat in die elektriese stelsel vloei, kan ander ongewenste effekte veroorsaak, soos spanningsvervorming by interkonneksiepunte met ander ladings, en oorverhitting van kabels.In hierdie gevalle kan die totale harmoniese vervorming (THD) meting ons vertel hoeveel van die spanning of stroomvervorming deur harmonieke veroorsaak word.
In hierdie artikel sal ons bestudeer hoe om harmonieke in omskakelaartoepassings te verminder gebaseer op industrie-aanbevelings vir die korrekte monitering en interpretasie van verskynsels wat probleme met energiekwaliteit veroorsaak.
Die VK gebruik die Engineering Recommendation (EREC) G5 van die Energy Network Association (ENA) as 'n goeie praktyk vir die bestuur van harmoniese spanningsvervorming in transmissiestelsels en verspreidingsnetwerke.In die Europese Unie is hierdie aanbevelings gewoonlik vervat in elektromagnetiese verenigbaarheid (EMC)-riglyne, wat verskeie Internasionale Elektrotegniese Kommissie (IEC)-standaarde insluit, soos IEC 60050. IEEE 519 is gewoonlik 'n Noord-Amerikaanse standaard, maar dit is opmerklik dat IEEE 519 fokus op verspreidingstelsels eerder as individuele toestelle.
Sodra die harmoniese vlakke deur simulasie of meting bepaal is, is daar baie maniere om dit te minimaliseer om dit binne aanvaarbare perke te hou.Maar wat is die aanvaarbare limiet?
Aangesien dit nie ekonomies haalbaar of onmoontlik is om alle harmonieke uit te skakel nie, is daar twee EMC internasionale standaarde wat die vervorming van die kragtoevoerspanning beperk deur die maksimum waarde van die harmoniese stroom te spesifiseer.Hulle is die IEC 61000-3-2-standaard, geskik vir toerusting met 'n nominale stroom tot 16 A (A) en ≤ 75 A per fase, en die IEC 61000-3-12-standaard, geskik vir toerusting bo 16 A.
Die limiet op spanningsharmoniese moet wees om die THD (V) van die punt van gemeenskaplike koppeling (PCC) op ≤ 5% te hou.PCC is die punt waar die elektriese geleiers van die kragverspreidingstelsel aan die klantgeleiers gekoppel word en enige kragoordrag tussen die kliënt en die kragverspreidingstelsel.
'n Aanbeveling van ≤ 5% is as die enigste vereiste vir baie toepassings gebruik.Dit is hoekom die gebruik van 'n omsetter met 'n 6-pulsgelykrigter en insetreaktansie of gelykstroom (DC) skakelinduktor in baie gevalle voldoende is om aan die maksimum spanningsvervormingsaanbeveling te voldoen.Natuurlik, in vergelyking met 'n 6-puls-omskakelaar sonder induktor in die skakel, kan die gebruik van 'n omsetter met 'n GS-skakelinduktor (soos WEG se eie CFW11, CFW700 en CFW500) harmoniese straling aansienlik verminder.
Andersins is daar verskeie ander opsies vir die vermindering van stelselharmoniese in omskakelaartoepassings, wat ons hier sal bekendstel.
Een oplossing om harmonieke te verminder, is om 'n omsetter met 'n 12-pulsgelykrigter te gebruik.Hierdie metode word egter gewoonlik net gebruik wanneer 'n transformator reeds geïnstalleer is;vir veelvuldige omsetters wat aan dieselfde GS-skakel gekoppel is;of as 'n nuwe installasie 'n transformator benodig wat aan die omskakelaar toegewy is.Boonop is hierdie oplossing geskik vir krag wat gewoonlik groter as 500 kilowatt (kW) is.
Nog 'n metode is om 'n 6-puls aktiewe stroom (AC) dryfomskakelaar te gebruik met 'n passiewe filter by die inset.Hierdie metode kan verskillende spanningsvlakke koördineer - harmoniese spannings tussen medium (MV), hoë spanning (HV) en ekstra hoë spanning (EHV) - en ondersteun verenigbaarheid en skakel nadelige effekte op kliënte se sensitiewe toerusting uit.Alhoewel dit 'n tradisionele oplossing is om harmonieke te verminder, sal dit hitteverlies verhoog en kragfaktor verminder.
Dit bring ons by 'n meer koste-effektiewe manier om harmonieke te verminder: gebruik 'n omsetter met 'n 18-pulsgelykrigter, of veral 'n GS-AC-aandrywing wat deur 'n GS-skakel aangedryf word deur 'n 18-pulsgelykrigter en 'n faseverskuiwingstransformator.Die pulsgelykrigter is dieselfde oplossing of dit nou 12-puls of 18-puls is.Alhoewel dit 'n tradisionele oplossing is om harmonieke te verminder, word dit weens die hoë koste daarvan gewoonlik slegs gebruik wanneer 'n transformator geïnstalleer is of 'n spesiale transformator vir die omskakelaar benodig word vir 'n nuwe installasie.Die krag is gewoonlik groter as 500 kW.
Sommige harmoniese onderdrukkingsmetodes verhoog hitteverlies en verminder kragfaktor, terwyl ander metodes stelselwerkverrigting kan verbeter.'n Goeie oplossing wat ons aanbeveel, is om WEG-aktiewe filters met 6-puls AC-aandrywers te gebruik.Dit is 'n uitstekende oplossing om harmonieke wat deur verskeie toestelle gegenereer word, uit te skakel
Ten slotte, wanneer krag na die netwerk herwin kan word, of wanneer verskeie motors deur 'n enkele GS-skakel aangedryf word, is 'n ander oplossing aantreklik.Dit wil sê, 'n aktiewe voorkant (AFE) regeneratiewe aandrywing en LCL-filter word gebruik.In hierdie geval het die bestuurder 'n aktiewe gelykrigter by die ingang en voldoen aan die aanbevole limiete.
Vir omsetters sonder 'n GS-skakel – soos WEG se eie CFW500, CFW300, CFW100 en MW500 omsetters – is die sleutel tot die vermindering van harmonieke die netwerkreaktansie.Dit los nie net die harmoniese probleem op nie, maar los ook die probleem op dat energie in die reaktiewe deel van die omskakelaar gestoor word en oneffektief word.Met behulp van netwerkreaktansie kan 'n hoëfrekwensie enkelfase-omskakelaar wat deur 'n resonante netwerk gelaai word, gebruik word om beheerbare reaktansie te realiseer.Die voordeel van hierdie metode is dat die energie wat in die reaktansie-element gestoor is laer is en die harmoniese vervorming laer.
Daar is ander praktiese maniere om harmonieke te hanteer.Een daarvan is om die aantal lineêre ladings relatief tot nie-lineêre laste te verhoog.Nog 'n metode is om die kragtoevoerstelsels vir lineêre en nie-lineêre ladings te skei sodat daar verskillende spanning-THD-grense tussen 5% en 10% is.Hierdie metode voldoen aan die bogenoemde ingenieursaanbevelings (EREC) G5 en EREC G97, wat gebruik word om die harmoniese spanningsvervorming van nie-lineêre en resonante aanlegte en toerusting te evalueer.
Nog 'n metode is om 'n gelykrigter met 'n groter aantal pulse te gebruik en dit in 'n transformator met veelvuldige sekondêre fases in te voer.Multi-wikkeling transformators met veelvuldige primêre of sekondêre windings kan aan mekaar gekoppel word in 'n spesiale tipe konfigurasie om die vereiste uitsetspanningsvlak te verskaf of om veelvuldige vragte by die uitset aan te dryf, en sodoende meer opsies in kragverspreiding En buigsaamheidstelsel te bied.
Laastens is daar die regeneratiewe aandrywing van die AFE wat hierbo genoem is.Basiese AC-aandrywers is nie hernubaar nie, wat beteken dat hulle nie energie na die kragbron kan teruggee nie - dit is veral nie genoeg nie, want in sommige toepassings is die herwinning van die teruggekeerde energie 'n spesifieke vereiste.As die regeneratiewe energie na die AC-kragbron teruggestuur moet word, is dit die rol van die regeneratiewe aandrywing.Eenvoudige gelykrigters word deur AFE-omskakelaars vervang, en energie kan op hierdie manier herwin word.
Hierdie metodes bied 'n verskeidenheid opsies om harmonieke te bestry en is geskik vir verskillende tipes kragverspreidingstelsels.Maar hulle kan ook aansienlik energie bespaar en koste aansienlik in verskeie toepassings en voldoen aan internasionale standaarde.Hierdie voorbeelde toon dat solank die korrekte omskakelaartegnologie gebruik word, die nie-lineariteitsprobleem nie moeilik sal wees om op te los nie.
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
Proses en beheer Vandag is nie verantwoordelik vir die inhoud van artikels en beelde wat ingedien of ekstern geproduseer is nie.Klik hier om vir ons 'n e-pos te stuur wat ons inlig oor enige foute of weglatings in hierdie artikel.