"Nelinearitāte nozīmē, ka to ir grūti atrisināt," reiz teica Masačūsetsas Tehnoloģiju institūta (MIT) matemātiķis Arturs Metuks.Bet tas ir jārisina, ja elektriskajām slodzēm tiek piemērota nelinearitāte, jo tā rada harmoniskas strāvas un negatīvi ietekmē elektroenerģijas sadali, un tas ir dārgi.Šeit Mareks Lukaščiks, pasaules mēroga motoru un piedziņas tehnoloģiju ražotāja un piegādātāja WEG Eiropas un Tuvo Austrumu mārketinga vadītājs, paskaidro, kā mazināt harmonikas invertora lietojumos.
Luminiscences spuldzes, komutācijas barošanas avoti, elektriskās loka krāsnis, taisngrieži un frekvences pārveidotāji.Visi šie ir ierīču piemēri ar nelineāru slodzi, kas nozīmē, ka ierīce absorbē spriegumu un strāvu pēkšņu īsu impulsu veidā.Tie atšķiras no ierīcēm, kurām ir lineāra slodze, piemēram, motori, telpu sildītāji, transformatori, kuriem ir strāva, un kvēlspuldzes.Lineārām slodzēm saikne starp sprieguma un strāvas viļņu formām ir sinusoidāla, un strāva jebkurā brīdī ir proporcionāla spriegumam, ko izsaka Ohma likums.
Viena problēma ar visām nelineārajām slodzēm ir tā, ka tās rada harmoniskas strāvas.Harmonikas ir frekvenču komponentes, kas parasti ir augstākas par barošanas avota pamatfrekvenci, no 50 līdz 60 herciem (Hz), un tiek pievienotas pamatstrāvai.Šīs papildu strāvas izraisīs sistēmas sprieguma viļņu formas izkropļojumus un samazinās tā jaudas koeficientu.
Harmoniskās strāvas, kas plūst elektriskajā sistēmā, var radīt citas nevēlamas sekas, piemēram, sprieguma kropļojumus savienojuma vietās ar citām slodzēm un kabeļu pārkaršanu.Šādos gadījumos kopējo harmonisko kropļojumu (THD) mērījums var mums pateikt, cik lielu daļu sprieguma vai strāvas kropļojumu izraisa harmonikas.
Šajā rakstā mēs pētīsim, kā samazināt harmonikas invertoru lietojumos, pamatojoties uz nozares ieteikumiem, lai pareizi uzraudzītu un interpretētu parādības, kas rada enerģijas kvalitātes problēmas.
Apvienotā Karaliste izmanto Enerģētikas tīklu asociācijas (ENA) Inženiertehnisko ieteikumu (EREC) G5 kā labu praksi harmonisko sprieguma traucējumu pārvaldībai pārvades sistēmās un sadales tīklos.Eiropas Savienībā šie ieteikumi parasti ir ietverti elektromagnētiskās saderības (EMC) direktīvās, kas ietver dažādus Starptautiskās elektrotehniskās komisijas (IEC) standartus, piemēram, IEC 60050. IEEE 519 parasti ir Ziemeļamerikas standarts, taču ir vērts atzīmēt, ka IEEE 519 koncentrējas uz izplatīšanas sistēmām, nevis atsevišķām ierīcēm.
Kad harmonikas līmeņi ir noteikti ar simulāciju vai mērījumiem, ir daudzi veidi, kā tos samazināt, lai saglabātu tos pieņemamās robežās.Bet kāda ir pieļaujamā robeža?
Tā kā nav ekonomiski iespējams vai neiespējami likvidēt visas harmonikas, pastāv divi EMC starptautiskie standarti, kas ierobežo barošanas avota sprieguma kropļojumus, norādot harmoniskās strāvas maksimālo vērtību.Tie ir IEC 61000-3-2 standarts, kas piemērots iekārtām ar nominālo strāvu līdz 16 A (A) un ≤ 75 A vienā fāzē, un IEC 61000-3-12 standarts, kas piemērots iekārtām virs 16 A.
Sprieguma harmoniku ierobežojumam jābūt tādam, lai kopējā savienojuma punkta (PCC) THD (V) būtu ≤ 5%.PCC ir vieta, kur elektroenerģijas sadales sistēmas elektriskie vadītāji ir savienoti ar klienta vadītājiem un jebkuru elektroenerģijas pārvadi starp klientu un elektroenerģijas sadales sistēmu.
Ieteikums ≤ 5% ir izmantots kā vienīgā prasība daudziem lietojumiem.Tāpēc daudzos gadījumos pietiek ar invertoru ar 6 impulsu taisngriezi un ieejas pretestību vai līdzstrāvas (DC) posma induktors, lai izpildītu maksimālo sprieguma kropļojumu ieteikumu.Protams, salīdzinot ar 6 impulsu invertoru bez induktora savienojumā, izmantojot invertoru ar līdzstrāvas posma induktors (piemēram, WEG paša CFW11, CFW700 un CFW500), var ievērojami samazināt harmonisko starojumu.
Pretējā gadījumā pastāv vairākas citas sistēmas harmonikas samazināšanas iespējas invertora lietojumos, kuras mēs šeit iepazīstināsim.
Viens no risinājumiem harmoniku samazināšanai ir izmantot invertoru ar 12 impulsu taisngriezi.Tomēr šo metodi parasti izmanto tikai tad, ja transformators jau ir uzstādīts;vairākiem invertoriem, kas savienoti ar vienu un to pašu līdzstrāvas posmu;vai ja jaunai instalācijai nepieciešams pārveidotājam paredzēts transformators.Turklāt šis risinājums ir piemērots jaudai, kas parasti ir lielāka par 500 kilovatiem (kW).
Vēl viena metode ir izmantot 6 impulsu aktīvās strāvas (AC) piedziņas invertoru ar pasīvo filtru ieejā.Šī metode var koordinēt dažādus sprieguma līmeņus — harmoniskos spriegumus starp vidējo (MV), augstu spriegumu (HV) un īpaši augstu spriegumu (EHV) — un atbalsta savietojamību un novērš nelabvēlīgu ietekmi uz klientu jutīgajām iekārtām.Lai gan tas ir tradicionāls risinājums harmoniku samazināšanai, tas palielinās siltuma zudumus un samazinās jaudas koeficientu.
Tādējādi mēs nonākam pie rentablāka harmonikas samazināšanas veida: izmantojiet invertoru ar 18 impulsu taisngriezi vai jo īpaši līdzstrāvas-maiņstrāvas piedziņu, ko darbina līdzstrāvas saite, izmantojot 18 impulsu taisngriezi un fāzes nobīdes transformatoru.Impulsu taisngriezis ir vienāds risinājums neatkarīgi no tā, vai tas ir 12 vai 18 impulsu.Lai gan šis ir tradicionāls risinājums harmoniku samazināšanai, tā augsto izmaksu dēļ to parasti izmanto tikai tad, ja ir uzstādīts transformators vai jaunai instalācijai nepieciešams speciāls transformators invertoram.Jauda parasti ir lielāka par 500 kW.
Dažas harmonikas slāpēšanas metodes palielina siltuma zudumus un samazina jaudas koeficientu, savukārt citas metodes var uzlabot sistēmas veiktspēju.Labs risinājums, ko mēs iesakām, ir izmantot WEG aktīvos filtrus ar 6 impulsu maiņstrāvas piedziņām.Tas ir lielisks risinājums dažādu ierīču radīto harmoniku likvidēšanai
Visbeidzot, ja jaudu var atjaunot tīklā vai ja vairākus motorus darbina viens līdzstrāvas posms, pievilcīgs ir cits risinājums.Tas nozīmē, ka tiek izmantota aktīvā priekšējā gala (AFE) reģeneratīvā piedziņa un LCL filtrs.Šajā gadījumā vadītājam pie ieejas ir aktīvs taisngriezis un tas atbilst ieteiktajiem ierobežojumiem.
Invertoriem bez līdzstrāvas posma, piemēram, WEG CFW500, CFW300, CFW100 un MW500 invertoriem, galvenais harmoniku samazināšanas elements ir tīkla pretestība.Tas ne tikai atrisina harmonikas problēmu, bet arī atrisina problēmu, ka enerģija tiek uzkrāta invertora reaktīvajā daļā un kļūst neefektīva.Ar tīkla pretestības palīdzību var izmantot augstfrekvences vienfāzes invertoru, ko noslogo rezonanses tīkls, lai realizētu kontrolējamu pretestību.Šīs metodes priekšrocība ir tāda, ka pretestības elementā uzkrātā enerģija ir mazāka un harmoniskie kropļojumi ir mazāki.
Ir arī citi praktiski veidi, kā tikt galā ar harmonikām.Viens no tiem ir palielināt lineāro slodžu skaitu attiecībā pret nelineārajām slodzēm.Vēl viena metode ir atdalīt barošanas sistēmas lineārām un nelineārām slodzēm tā, lai būtu dažādi sprieguma THD ierobežojumi no 5% līdz 10%.Šī metode atbilst iepriekš minētajiem inženiertehniskajiem ieteikumiem (EREC) G5 un EREC G97, ko izmanto, lai novērtētu nelineāro un rezonanses iekārtu un iekārtu harmonisko sprieguma kropļojumu.
Vēl viena metode ir izmantot taisngriezi ar lielāku impulsu skaitu un ievadīt to transformatorā ar vairākiem sekundāriem posmiem.Vairāku tinumu transformatorus ar vairākiem primārajiem vai sekundārajiem tinumiem var savienot savā starpā īpašā konfigurācijā, lai nodrošinātu nepieciešamo izejas sprieguma līmeni vai pievadītu vairākas slodzes izejā, tādējādi nodrošinot vairāk iespēju jaudas sadales un elastības sistēmā.
Visbeidzot, ir iepriekš minētā AFE reģeneratīvā piedziņas darbība.Pamata maiņstrāvas piedziņas nav atjaunojamas, kas nozīmē, ka tās nevar atgriezt enerģiju strāvas avotam – ar to īpaši nepietiek, jo dažos lietojumos atgrieztās enerģijas atgūšana ir īpaša prasība.Ja reģeneratīvā enerģija ir jāatgriež maiņstrāvas avotā, tā ir reģeneratīvās piedziņas loma.Vienkāršos taisngriežus aizstāj ar AFE invertoriem, un tādā veidā var atgūt enerģiju.
Šīs metodes nodrošina dažādas iespējas apkarot harmonikas un ir piemērotas dažāda veida elektroenerģijas sadales sistēmām.Taču tie var arī ievērojami ietaupīt enerģiju un izmaksas dažādos lietojumos un atbilst starptautiskajiem standartiem.Šie piemēri parāda, ka, kamēr tiek izmantota pareizā invertora tehnoloģija, nelinearitātes problēmu nebūs grūti atrisināt.
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
Process un kontrole Today neatbild par iesniegto vai ārēji ražoto rakstu un attēlu saturu.Noklikšķiniet šeit, lai nosūtītu mums e-pasta ziņojumu, informējot mūs par jebkādām kļūdām vai izlaidumiem, kas ietverti šajā rakstā.