Megfelelő választás a passzív és aktív harmonikus szűrők hálózat

Ferritgyöngy hálózat alternatív toroid tekercsek, kisebb méretű, nagyobb hatékonyságot és jobb toleranciát használt kontroll alapvető VCORE feszültséget.

A cikk bemutatja a fő szempontjai a design alacsony fogyasztású rendszereket. A problémákat, amelyek a készenléti üzemmódban, a design a memória alrendszer, az óra és a használata a valós idejű óra, valamint a szervezet az USB interfész teljesítmény.

tinuous növekedése nemlineáris terhelések eletropitaniya hálózat, amely például többek között változtatható sebességű hajtóművek, szükségessé teszi, hogy a monitor elektromos minősége és megbízhatósága a berendezés üzemeltetése. Ebben a tekintetben a legtöbb fejlesztési erőfeszítések középpontjában a probléma csökkentése felharmonikuson hálózati torlódásokat, csökkenti a megbízhatóságot a berendezések használatát és az eredmény az energiaveszteséget.

A használat, ezt a feladatot az aktív és passzív harmonikus szűrő technológia indokolt. Azonban a nehézség abban rejlik, kiválasztása és végrehajtása harmonikus szűrő, attól függ, hogy a siker eléréséhez a kívánt tulajdonságokkal.

A hálózati terhelés harmonikusok által okozott, jelentősen nőtt az elmúlt években. Az ok a harmonikus áramok nem-lineáris terhelés, azaz terhelések fogyasztó nem szinuszos áram áramforrás alkalmazása során szinuszos feszültséget. Ezek a felharmonikus áramok, a hatóanyaggal együtt sinusoidelnymi áramok okoz további veszteséget az elektromos rendszer, és ahhoz vezethet, hogy túlmelegedés.

Jelenleg lépéseket tesznek, hogy csökkenjen az harmonikusok érdekében, hogy megoldja ezt a problémát, és hogy megfeleljen a nemzeti és nemzetközi szabványoknak minden szintjén a hálózati infrastruktúrát. Ebben a cikkben fogunk összpontosítani teljes mértékben a tárgyalások az alacsony feszültségű berendezések passzív és aktív harmonikus szűrők.

Tekintsük a hatütemű egyenirányító híd. Háromfázisú egyenirányító leggyakrabban használt teljesítmény átalakítók, mint az állítható elektromos hajtás, amely széles körben használják évek óta.
A leggyakoribb hat-ütemű egyenirányító topológia az 1. ábrán bemutatott topológia Egy nem mágneses elemek simítására aktuális. Topológia B használ Lac induktivitása a váltakozó áramú tipikusan formájában lemezcsomag a reaktor. A topológia a C rendelkezik egy beépített induktor LDC, amelyet gyakran integrálódott a nagy teljesítményű működtető. Mindhárom topológia villamos hálózat, amely tartalmaz egy bemeneti impedancia, látható a bal oldalon. Közvetlenül terhelés reakcióvázlatban jelzett «P = const», fogyaszt állandó aktív teljesítmény a DC / AC-átalakító és a meghajtó, például, 20 kW.

Ábra. 1. Hagyományos nemlineáris terhelés topológia (hat-impulzus egyenirányító hidak): A - nincs gázkar; B - AC reaktor Lac; C - egy fojtó LDC VDC csatornán

Ábra. 2. A bemeneti áram i (fehér görbe) és annak aktív ia (zöld) és reaktív ib (piros) komponenseket a topológiák A, B és C ábra 1. Minden megadott értékek a rms áram

Szinuszos áramok (fehér görbék a 2. ábrán), az aktuális a forrástól a szinuszos feszültség lehet bontani két ortogonális komponenst ia (aktív) és ib (reaktív): i = ia + ib.

Aktív ia árammal (zöld görbe) - szinuszos komponenst, amely fázisban van a feszültség, ami a valós erőátvitelt forrásból betölteni.
Reaktív ib áram (piros) - a különböző jelenlegi komponens a különbség a fehér és zöld görbék. Ő felelős az átadás meddőteljesítmény a terhelés és a forrás. A spektrum áll egy meddő áram felharmonikus és reaktív komponenseket az alapfrekvencia. Azonban, a reaktív komponensek a jel minta 2 elhanyagolhatóan kicsi. Meddőáramot ib elsősorban áll az 5., 7., 11., 13., 17., 19., 23. és 25. harmonikusok komponensek hol nagyobb gyakorisággal (kevesebb, mint 25- második harmonikus) is nagyon kicsi.

Meddőáramot vezet a további veszteségeket az elektromos hálózatban, és csökkenését okozza, nem szinuszos feszültség vonalon imepedanse, hogy ennek eredményeként okoz feszültségtorzítást és rontja a minőséget a villamos energiát. Így a meddő áram negatív hatással van a hálózat és meg kell szüntetni, ha lehetséges.

Elválasztása nem szinuszos áram (által szolgáltatott szinuszos feszültségforrás) az aktív és a reaktív komponensek először javasolta S. Fries (S. Fryze) 1932 g.

Ábra. 3. A harmonikus körű hálózati topológiák aktuális i A, B és C (A felharmonikusok [%] - harmonikus,%; Harmonikus érdekében - felharmónikusokat; harmonikusait I1 - a jelenlegi harmonikus; 5. - 5.; 7. - 7.; 11. - 11., 13. - 13.)

A 3. ábrán továbbá a felharmonikusok (kék sáv) által bemutatott korlátozó EN61000-3-12 szabvány (fehér négyzetek) és a tényleges teljes harmonikus torzítás (THD), valamint az egyes harmonikusok (az 5., 7., 11., 13. th) és részlegesen súlyozott harmonikus torzítás (részlegesen súlyozott harmonikus torzítás - PWHD). Értékek vörös alapon jeleznek eltérést, és a zöld háttér - való megfelelés a szabványnak. A jobb szélén az ábrán látható egy csúszka hogy használják, hogy válassza ki Rsce paraméter (ebben a példában Rsce = 120).
A négyzetes középérték értékeit áramok I, IA, IB, jelöli, I, la, Ib, kapcsolódnak egymáshoz, amelyet a képlet I2 = Ia2 + Ib2.

Ismeretes, hogy a meddő áram Ib vehet széles értéktartomány függően topológia használt. Ebben a példában, a jelenlegi RMS értéke egyenlő 45,5 A, 17,4 A és 13,9 A (lásd. Ábra. 2). Reaktív áram jelentős hatással van a bemeneti áram I. Ebben a példában, a effektív értéke az elektromos áram függ a topológia (ugyanazon kimeneti teljesítmény értéke) tartományban 53,4. 31.1 A. Csak az aktív la áram megközelítőleg azonos értéket (28,0 és 27,8 A, sorrendben).

A fentiek alapján megállapítható, hogy az effektív értéke az aktív áram Ia (arányos az aktív energiafogyasztását a feszültségforrás) bekezdésében esetén nemlineáris terhelések, például hatütemű egyenirányítók, hogy sokkal alacsonyabb bemeneti áram I. Más szavakkal, lehetetlen meghatározni egy aktív áram Ia ha tudjuk, hogy csak a bemeneti áram értékét. A legegyszerűbb módja annak, hogy ezt az értéket számított aktív fogyasztott energia a hálózatról képlet szerint:

ahol P - aktív teljesítmény érkező háromfázisú táphálózatra; Up-N - rms fázis-nulla feszültség.
Az érték a hatásos teljesítmény P képlettel számítottuk ki

ahol PM - aktív által fogyasztott energia a motor; η - hatékonysága hajtásteljesítmény (tipikus érték - 0,96).

Az ideális harmonikus szűrő - olyan eszköz, amely képes arra, hogy teljesen megszünteti a reaktív komponens aktuális ib eltávolításával harmonikus és alapvető felharmonikus fáziskorrekcióval. Ennek eredményeképpen, az ilyen típusú szűrő alakítja át szinuszos hálózati áramot alakít át szinuszos áram, és így egy nem lineáris terhelésnél - lineáris, fogyaszt csak az aktív komponenst az IA. Ha emellett azt feltételezzük, hogy a szűrő működik veszteség nélkül hálózat aktív teljesítmény nem változik a színe elől, mivel a hatóanyag ia nem emelkedik.

Sok gyártó, hogy a hálózat szűrők, amelyek magukban foglalják a ECOsine cég Schaffner szűrőket. Ők a közelmúltban javasolt alkalmazások input hatütemű egyenirányító egy modern megoldás, amely annak tulajdonságai közelebb az ideális szűrő harmonikus elnyomás. Harmonikus áram ezeket a szűrőket csökken a szintje jelenlegi teljes harmonikus torzítása (teljes harmonikus áram torzítás - thid) 3,5-5,0%, azaz a szinte teljesen megszűnt. A szűrő hatékonyságát ECOsine érték 98,5-99,4% között (modelltől függően) azt jelenti, hogy szinte veszteség nélkül készül.

ECOsine szűrők között sorba a hálózati feszültség és a bemeneti a nemlineáris terhelés, függetlenül az egyenirányító topológia.

Ábra. 4. A hálózati áram I (fehér görbe) és annak aktív ia (zöld) és reaktív ib (piros) komponenseket a topológiák A, B és C bemeneti szűrő ECOsine

A 4. ábra a forma a bemeneti áramjel, hogy egyetlen fázis, amikor használják ECOsine szűrők mindhárom topológia egyenirányító.

Amikor használni egy hat impulzus egyenirányító bemeneti soros passzív szűrő harmonikus szuppresszió, például ECOsine, a következő fontos eredményeket kapunk.
1. Amint a 4. ábrán látható, gyakorlatilag hiányzik a jelek IB meddőáramot komponens (piros görbe). Az RMS értéke a reaktív áram, és szűrő nélkül mutatjuk be az 1. táblázatban.

1. táblázat effektív értéke meddőáramot

Az eredmények egyértelműen bizonyítják módon megoldani a problémát -, hogy válassza ki a megfelelő harmonikus szűrő paramétereit paraméterei a nemlineáris terhelés kell tekinteni anélkül, hogy ezt a szűrőt. Összehasonlítása A két adat táblázatok (lásd. Táblázat. A 4. és 5.) azt jelzi, hogy a hálózati áram a nemlineáris terhelés nem alkalmas, amikor kiválasztja, például, a harmonikus szűrő ECOsine hajtott Schaffner, hiszen a paraméterei változnak attól függően, hogy a topológia.

Tény, hogy csak az érték az aktív áram Ia és a hatásos teljesítmény P azonosak mindhárom topológia, amely alkalmassá teszi őket, amikor kiválasztunk egy szűrőt. Sajnos, általában a műszaki lineáris terheléshez (például, aktuátorok) nincs megadva aktív áram Ia (ami tulajdonképpen egy névleges bemeneti áram harmonikus szűrő). Csak az értékek felhasználható korlátozás nélkül kiválasztunk egy passzív harmonikus szűrő, aktív teljesítmény P nemlineáris terhelés.

Egyszerűsítése érdekében a kiválasztás a fejlesztő a szűrőt a vezérelt hajtás, gyártó adja meg a névleges teljesítmény a meghajtót, és a nagysága a bemeneti áram a szűrő.

Ellentétben a passzív felharmonikus szűrõ, aktív szűrők párhuzamosan vannak kapcsolva hálózati (sönt szűrő). Megjegyezzük, hogy az 5. ábra mutatja, csak a topológia B és C. A topológia nem ajánlott, mert aktív sönt szűrők megkövetelik a mágneses elemek alkalmazása a terhelés gazdasági okokból, hogy nyilvánvalóvá válik, ha tanul 2. ábra hiányában mágneses elemek (topológia A) szükséges korrekció aktuális az aktív szűrő lenne olyan magas, hogy a méret a szűrő jelentősen megnövekedett.

Ha az egyszerűség kedvéért tekinthető ideális sönt szűrő topológia B és C az 5. ábrán, akkor könnyen belátható, hogy
- megfelel a hálózati áram IA 2. ábra (B és C);
- beállítja a jelenlegi szűrő megfelel reakcióképes ib áram a 2. ábrán (B és C);
- a bemeneti áram az egyenirányító megfelel a bemeneti áram I a 2. ábra (B és C).
Ezek a következtetések helyesek, azzal a megkötéssel, hogy a hálózat impedanciája zline képest elhanyagolható az impedancia Lac (topológia B) és LDC (C topológia). Példánkban ez a feltétel teljes mértékben teljesül.
Amikor kiválasztja harmonikus aktív szűrő, hogy megoldja a problémát, hasonló a passzív változata ez a készülék. Szűrő mérete alapján határozzák meg az aktív és meddő áramok és egyenirányító szűrő nélkül.

A 6. táblázat felsorolja az alapvető topológia paramétereket a B és C (szűrő nélkül). Az egyetlen igazán hasznos mutató a reaktív komponens Ib, amely ismerteti a legfontosabb paraméter az aktív szűrő - Beállítás áram.

Ellentétben a passzív harmonikus szűrő, különféle aktív szűrő - különböző topológiák és C. A szükséges korrekciós jelenlegi az első közülük 17,4 karokat és a második - csak 13,9 ARMS. A teljesség kedvéért meg kell jegyezni, hogy a jelenlegi korrekció a topológia egy nem mágneses elemek 45,5 ARMS. Sajnos, a nagysága a meddő áram, mint általában, nem szerepel a műszaki jellemzőit a nemlineáris terhelés.
A számítás ez az érték szerint hajtjuk végre a következő képlet:

,

ahol I - effektív értékének hálózati áram terhelés nélkül nemlineáris harmonikus szűrő; P - aktív által fogyasztott teljesítmény a terhelés; Up-n - zéró-fázis feszültség.
Mindezen értékek általában meghatározott műszaki jellemzőit a nemlineáris terhelés. A mi példánkban Ib topológiák B, illetve a C, a

;

.

Az eredmények pontosan egyetértenek a megadott értékek a 2. ábra és kiszámítani FFT.

Megfelelő választás a passzív és aktív harmonikus szűrők nehéz lehet, mert a száma ismeretlen paramétereket nemlineáris terhelés. Azonban, a kiválasztás a megfelelő szűrő mérete döntő elérése optimális egyensúlyt az ár és a minőség, azaz a szükséges áram felharmonikusok csökkentése minimális erőfeszítést, hogy a szűrés. Tekintettel arra, hogy néhány perifériás elektromos eszközök, mint az EMI szűrők, hálózati reaktorok vagy kimeneti szűrők vannak kialakítva, és a kiválasztott alapján a hálózati áram I, gyakran úgy vélte, hogy ez a paraméter is alkalmas abban az esetben, harmonikus szűrők. Azonban a megfelelő kiválasztási eljárás ilyen szűrők aktív terheléshez regisztrált P, és kell alapulnia a reaktív aktuális összetevő Ib amikor kiválaszt egy aktív harmonikus szűrő.