周波数コンバータは、工業生産における可変速伝送システム業界で広く使用されています。インバータ整流回路の電力スイッチング特性により、スイッチング電源には一般的なディスクリート システム負荷が生成されます。周波数変換器は通常、現場のコンピューターやセンサーなどの他のデバイスと同時に動作します。これらのデバイスはほとんどの場合近くに設置されており、相互に影響を与える可能性があります。したがって、周波数変換器に代表されるパワーエレクトロニクス機器は、公共電力網における重要な高調波発生源の1つであり、パワーエレクトロニクス機器によって発生する高調波汚染は、パワーエレクトロニクス技術自体の発展に対する主な障害となっています。
1.1 高調波とは
高調波の根本原因は、離散システムの負荷です。負荷に電流が流れると、印加電圧に対して線形関係がなくなり、正弦波以外の電流が流れ、高調波が発生します。高調波周波数は基本周波数の整数倍です。フランスの数学者フーリエ (M.Fourier) の解析原理によれば、あらゆる繰り返し波形は、基本周波数と一連の基本周波数倍数の高調波を含む正弦波成分に分解できます。高調波は正弦波形であり、多くの場合、各正弦波形は異なる周波数、振幅、位相角を持ちます。高調波は偶数高調波と奇数高調波に分けることができ、3、5、7 番目は奇数高調波、2、14、6、8 番目は偶数高調波です。例えば、基本波が50Hzの場合、第2高調波は10Hz、第3高調波は150Hzとなります。一般に、奇数の高調波は偶数の高調波よりも有害です。平衡三相システムでは、対称性により偶数高調波が除去され、奇数高調波のみが存在します。三相整流器負荷の場合、高調波電流は 6n 1 高調波 (5、7、11、13、17、19 など) です。ソフト スターター キーは 5 次と 7 次の高調波を引き起こします。
1.2 高調波制御の関連規格
インバータ高調波制御では、次の規格に注意する必要があります。 耐干渉規格: EN50082-1、-2、EN61800-3: 放射線規格: EN5008l-1、-2、EN61800-3。特に IEC10003、IEC1800-3 (EN61800-3)、IEC555 (EN60555)、IEEE519-1992。
一般的な干渉防止規格 EN50081 および EN50082、および周波数変換器規格 EN61800 (1EC1800-3) は、さまざまな環境で動作する機器の放射線および干渉防止レベルを定義しています。上記の規格は、さまざまな環境条件下での許容放射線レベルを定義しています。レベル L、放射線制限なし。影響を受けない自然環境でソフトスターターを使用するユーザーや、線源制限を自分で解決するユーザーに適しています。クラス h は、EN61800-3、第 1 環境: 制限分布、第 2 環境で指定された制限です。高周波フィルターのオプションとして、高周波フィルターを装備すると、通常非産業環境で使用されるソフトスターターを商用レベルを満たすことができます。
2 高調波対策
高調波の問題を管理し、放射線障害や電源システムの障害を抑制し、シールド、絶縁、接地、フィルタリングなどの技術的手段を採用することができます。
(1) パッシブ フィルターまたはアクティブ フィルターを適用します。
(2) トランスを持ち上げて、回路の特性インピーダンスを下げ、電源ラインを切り離します。
(3) 緑色のソフトスターターを使用し、パルス電流汚染を防ぎます。
2.1 パッシブフィルターまたはアクティブフィルターの使用
パッシブフィルターは、スイッチング電源の特性インピーダンスを特殊な周波数で変更するのに適しており、安定して変化しないシステムに適しています。アクティブ フィルターは、個別システムの負荷を補償するのに適しています。
パッシブフィルターは従来の方法に適しています。パッシブフィルターは、構造が単純明快、プロジェクト投資が少なく、動作信頼性が高く、運用コストが低いため、最初に登場しました。これらは依然としてパルス電流を抑制する重要な手段です。LC フィルターは、従来のパッシブ高次高調波抑制デバイスです。フィルタコンデンサ、リアクトル、抵抗を適切に組み合わせたもので、高次高調波発生源と並列に接続されます。フィルタリング機能に加え、無効補正機能も搭載しています。このようなデバイスには、いくつかの克服できない欠点があります。キーは非常に過負荷になりやすく、過負荷になると焼損し、力率が基準を超え、補償や懲罰が発生します。さらに、パッシブフィルターは制御不能になるため、時間の経過とともにさらなる脆化やネットワーク負荷の変化により直列共振が変化し、フィルター効果が減少します。さらに重要なのは、パッシブ フィルターは 1 つの高次高調波成分のみをフィルターできるため (フィルターがある場合は 3 次高調波のみをフィルターできる)、そのため、異なる高次高調波周波数がフィルターされる場合、異なるフィルターを使用して高調波成分をフィルタリングすることができます。設備投資。
世界のさまざまな国には、さまざまな周波数と振幅のパルス電流を追跡および補償できるさまざまな種類のアクティブフィルタがあり、補償特性は電力網の特性インピーダンスの影響を受けません。有効電力工学フィルタの基本理論は 1960 年代に誕生し、その後、大、中、小出力電力のフル制御集積回路技術の改良、パルス幅変調制御システムの改良、および高調波に基づく高調波の改善が行われました。瞬時速度無効負荷理論。現在の瞬時速度監視手法の明確な提案により、アクティブパワーエンジニアリングフィルターの急速な開発が行われました。その基本的な概念は、補償対象に起因する高調波電流を監視することであり、補償装置は、高調波電流と同じサイズで逆極性の補償電流の周波数帯域を作成し、パルス電流によって引き起こされるパルス電流を相殺します。元のラインのソースを作成し、電力ネットワークの電流を作成します。 基本的なサービングのみが含まれます。主要部分は高調波発生器と自動制御システムであり、急速絶縁層三極管を制御するデジタル画像処理技術によって動作します。
現段階では、特殊なパルス電流制御の面で、単純明快な構造、メンテナンスの容易さ、低コストなどのアクティブフィルタの利点を活かして、パッシブフィルタとアクティブフィルタが相補的かつ混合した形で登場している。 、優れた補償性能。アクティブフィルターの大量生産とコスト増加という欠点を取り除き、この 2 つを組み合わせてシステム ソフトウェア全体が優れたパフォーマンスを実現します。
2.2 ループのインピーダンスを下げて伝送路を遮断する方法
高調波発生の根本原因は非線形負荷の使用にあります。したがって、基本的な解決策は、高調波発生負荷の電力線を高調波に敏感な負荷の電力線から分離することです。非線形負荷によって発生する歪み電流はケーブルのインピーダンスに歪み電圧降下を生じ、合成された歪み電圧波形は同じ線路に接続された他の負荷に印加され、高調波電流が流れます。したがって、ケーブルの断面積を大きくし、ループインピーダンスを下げることによっても、パルス電流損傷を軽減するための対策を維持することができます。現在、中国では変圧器の容量を増やす、ケーブルの断面積を増やす、特に中性線の断面積を増やす、サーキットブレーカーやヒューズなどの保護部品を選択するなどの方法が広く使用されています。しかし、この方法では高調波を根本的に除去することはできず、保護特性や機能が低下し、投資が増加し、電源システムに隠れた危険性が増大します。同じ電源から線形負荷と非線形負荷を接続します
コンセント (PCC) は回路への電力供給を個別に開始するため、ディスクリート負荷からのフレーム外電圧を線形負荷に転送することはできません。これは、電流の高調波問題に対する理想的な解決策です。
2.3 高調波汚染のないエメラルドグリーンのインバータ電力を適用
グリーンインバータの品質基準は、入出力電流が正弦波であること、入力力率が制御可能であること、いかなる負荷でも力率を1に設定できること、電源周波数の出力周波数を任意に制御できることである。周波数変換器の内蔵ACリアクトルは高調波を十分に抑制し、電源電圧の瞬間的な急峻な波の影響から整流器ブリッジを保護します。実際にやってみると、リアクトルなしの高調波電流は、リアクトルありの高調波電流よりも明らかに大きいことがわかります。高調波汚染による妨害を低減するために、周波数変換器の出力回路にはノイズフィルターが設置されています。周波数変換器が許可する場合、周波数変換器の搬送波周波数が低下します。さらに、高出力周波数コンバータでは、通常 12 パルスまたは 18 パルス整流が使用され、それにより低調波が除去され、電源内の高調波成分が低減されます。たとえば、12 パルスの場合、最も低い高調波は 11、13、23、25 次の高調波です。同様に、18 個の単一パルスの場合、いくつかの高調波は 17 番目と 19 番目の高調波です。
ソフトスターターに使用される低高調波技術は次のように要約できます。
(1) インバータ電源モジュールの直列乗算は、直列接続されたインバータ電源モジュールを 2 台または 2 台程度選択し、波形の蓄積に応じて高調波成分を除去します。
(2) 整流回路が増加します。パルス幅変調ソフトスタータは、121 パルス、18 パルス、または 24 パルス整流器を使用してパルス電流を低減します。
(3) インバータパワーモジュールの直列再利用 ワンパルス直列のインバータパワーモジュールを30枚使用し、電源回路を再利用することでパルス電流を低減できます。
(4) 動作電圧ベクトル材料のダイヤモンド変調など、新しい DC 周波数変換変調方式を使用します。現在、多くのインバータメーカーは高調波問題を重視しており、設計時にインバータのグリーン化を技術的に確保し、高調波問題を根本的に解決しています。
3 結論
一般に、高調波の原因は明確に理解できます。実際の動作に関しては、パッシブ フィルターとアクティブ フィルターを選択して、ループの特性インピーダンスを低減し、高調波伝達の相対経路を遮断し、高調波汚染のないグリーン ソフト スターターを開発および適用し、高調波によって生成されるソフト高調波を回転させることができます。スターターは狭い範囲内で制御されます。
投稿時刻: 2023 年 4 月 13 日