Как поставщик частотно-регулируемых приводов VF Control, я часто сталкиваюсь с вопросами клиентов о гармоническом составе этих приводов. В этом сообщении блога я углублюсь в то, что такое гармонический контент, почему он важен для частотно-регулируемых приводов VF Control и как он влияет на общую производительность ваших систем.
Понимание гармоник
Для начала давайте уточним, что такое гармоники. В электрической системе основная частота — это основная частота переменного тока (AC), обычно 50 или 60 Гц в зависимости от региона. Гармоники — это частоты, которые являются целыми кратными этой основной частоты. Например, 2-я гармоника в два раза превышает основную частоту, 3-я гармоника в три раза превышает основную частоту и так далее.
Гармоники генерируются в электрических системах при наличии нелинейных нагрузок. Нелинейная нагрузка – это нагрузка, в которой потребляемый ток не пропорционален приложенному напряжению. В эту категорию попадают VF Control VFD. Когда ЧРП преобразует входную мощность переменного тока в постоянный ток, а затем обратно в переменный ток с переменной частотой, он вносит нелинейности в форму сигнала тока, что, в свою очередь, генерирует гармоники.
Генерация гармоник в ЧРП управления VF
В ЧРП управления VF используются силовые электронные устройства, такие как диоды, тиристоры и биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT). Эти устройства включают и выключают электрический ток на высоких частотах для управления выходным напряжением и частотой. В процессе переключения форма сигнала тока отклоняется от чистой синусоидальной волны, что приводит к генерации гармоник.
Выпрямительная часть преобразователя частоты, преобразующая переменный ток в постоянный, является основным источником гармоник. В большинстве ЧРП используется шестиимпульсный выпрямитель, генерирующий значительные количества 5-й, 7-й, 11-й и 13-й гармоник. Чем выше порядок гармоники, тем ниже ее амплитуда, но даже эти гармоники с меньшей амплитудой могут оказывать влияние на систему.
Почему важно гармоническое содержание
Содержание гармоник в ЧРП управления VF может иметь несколько негативных последствий для электрической системы и подключенного оборудования:
1. Перегрев оборудования.
Гармоники вызывают дополнительный нагрев электрического оборудования, такого как трансформаторы, двигатели и кабели. Дополнительный ток, вызванный гармониками, увеличивает резистивные потери (потери I²R) в этих компонентах. Со временем это может привести к преждевременному старению изоляции, сокращению срока службы оборудования и даже выходу оборудования из строя.
2. Искажение напряжения
Гармоники могут вызвать искажения напряжения в электрической системе. Когда форма сигнала тока искажается из-за гармоник, это приводит к падению напряжения на импедансе системы. Это падение напряжения содержит гармонические компоненты, которые могут повлиять на работу другого чувствительного оборудования, подключенного к тому же источнику питания. Например, компьютеры, устройства связи и другое электронное оборудование могут работать со сбоями из-за искажений напряжения.
3. Помехи в работу другого оборудования
Гармоники также могут вызывать электромагнитные помехи (ЭМП) в другом электрическом и электронном оборудовании. Высокочастотные составляющие гармоник могут излучать электромагнитную энергию, которая может мешать нормальной работе близлежащего оборудования, такого как радиоприемники, датчики и системы управления.
Измерение содержания гармоник
Для оценки содержания гармоник в VF Control VFD обычно используются несколько параметров:
1. Суммарные гармонические искажения (THD):
THD — это мера общего искажения формы сигнала тока или напряжения из-за гармоник. Он выражается в процентах и представляет собой отношение среднеквадратического значения (RMS) всех гармонических составляющих к среднеквадратическому значению основной составляющей. Более низкое значение THD указывает на более чистую форму сигнала с меньшими гармоническими искажениями.
2. Отдельные гармонические амплитуды:
Помимо THD, важно также измерить амплитуды отдельных гармоник. Это помогает выявить конкретные гармоники, вызывающие проблемы, и определить соответствующие меры по их смягчению.
Смягчение гармонического содержания
Как поставщик VF Control VFD, мы предлагаем несколько решений для снижения гармонического содержания в наших приводах:
1. Пассивные фильтры
Пассивные фильтры являются наиболее распространенным методом подавления гармоник. Эти фильтры состоят из катушек индуктивности, конденсаторов и резисторов, соединенных в определенной конфигурации для поглощения или блокировки токов гармоник. Пассивные фильтры могут быть разработаны для борьбы с конкретными гармониками или для снижения общего коэффициента нелинейных искажений.
2. Активные фильтры
Активные фильтры более совершенны и могут обеспечить лучшее подавление гармоник по сравнению с пассивными фильтрами. В этих фильтрах используется силовая электроника для генерации компенсирующего тока, равного по величине, но противоположного по фазе гармоническому току. Это эффективно подавляет гармонический ток в системе.
3. Многоимпульсные выпрямители.
Вместо использования стандартного шестипульсного выпрямителя можно использовать многоимпульсные выпрямители, например 12-пульсные или 18-пульсные выпрямители. Эти выпрямители уменьшают содержание гармоник за счет увеличения количества импульсов в процессе выпрямления, что приводит к более чистому постоянному напряжению и снижению токов гармоник.
Влияние на производительность системы
Содержание гармоник в ЧРП управления VF может существенно повлиять на производительность всей системы. Уменьшая содержание гармоник, мы можем повысить эффективность электрической системы, снизить потребление энергии и повысить надежность подключенного оборудования. Например, двигатель, работающий от более чистого источника питания (с более низким содержанием гармоник), будет работать более плавно, с меньшей вибрацией и шумом, а также будет иметь более длительный срок службы.
Приложения и соображения
VF Control VFD используются в широком спектре применений, включая промышленное оборудование, системы HVAC и системы возобновляемых источников энергии. В каждом приложении необходимо тщательно учитывать содержание гармоник. Например, в чувствительном промышленном процессе даже небольшое количество гармонических искажений может вызвать проблемы с качеством продукции. В системе HVAC высокое содержание гармоник может привести к повышенному энергопотреблению и преждевременному выходу оборудования из строя.
При выборе VF Control VFD для конкретного применения важно учитывать гармонические требования системы. Для некоторых приложений может потребоваться частотно-регулируемый привод с очень низким коэффициентом нелинейных искажений, в то время как другие могут быть более устойчивы к гармоническим искажениям. Наша команда экспертов может помочь вам выбрать правильное решение для ЧРП и подавления гармоник, соответствующее вашим конкретным потребностям.
Сопутствующие товары
Если вы хотите узнать больше о частотно-регулируемых приводах VF Control и сопутствующих продуктах, вы можете посетить следующие ссылки:
Контакты для покупки и консультации
Если вы подумываете о покупке частотно-регулируемого привода VF Control или вам нужна дополнительная информация о подавлении гармоник, мы рекомендуем вам обратиться к нам. Наша опытная команда продаж может предоставить вам подробную информацию о продукте, техническую поддержку и помочь вам в процессе закупок. Независимо от того, есть ли у вас небольшой проект или крупномасштабное промышленное применение, у нас есть подходящие решения для вас.
Ссылки
- «Качество электроэнергии в электрических системах», математик Х. Дж. Боллен.
- «Частотно-регулируемые приводы: выбор, применение и обслуживание», Дэн М. Ионел и Гири К. Венкатараманан.