Хармонична дисторзија у Дривес

Променљива-фреквенција-погон- (ВФД-) генерисани хармоници углавном се доживљава, него реална, емисија. У 27 година примене у КГХ ВФДс и другим апликацијама, овај аутор је доживела само неколико актуелних проблема хармоника, са све осим једног који произилази из високог нивоа изобличења напона, Не струја дисторзија која је у последње време постаје толико пажње.

Већина проблема на ВФД-сметњи овај аутор наишао су последица лошег инсталације - посебно, сиромашних инсталације и уземљење. У већини случајева, радио-фреквенција сметњи (РФИ) или електромагнетно ометање (ИЕО), не хармоници, је кривац. РФИ / ЕМИ питања потичу од буке у 50-Кхз-на-ниско-мегахерца опсегу, не 300 Хз-пети или 420 Хз-седми хармоник опсег.

ИСТОРИЈА

У 1981, АНСИ / ИЕЕЕ стандард 519, ИЕЕЕ Водич за гармонического контролу и компензацију реактивне статичког претварача снаге, је објављен. То укључује максимална укупна-хармоника-напон-дисторзија (ТХДУ) препоруке.

Екстремно, изобличење напона може изазвати стан-прелив од напонских таласа снага-система (Слика 1), што може изазвати осетљиве електронске процесоре да постану збуњени и квар.

У 1992, АНСИ / ИЕЕЕ стандард 519 је ревидиран. Ренамед ИЕЕЕ препоручена пракса и захтеви за гармонического контролу у електричним Повер Системс, сада концентрише више на тоталне хармонијске дисторзије текућем (ТХД1) од дисторзије напона.

ТХД1 могу пропагирати кроз корисност степ-довн/степ-уп трансформатора и направити свој пут из једног објекта у други. На пример, пре неколико година, произвођач ВФД је стварање велике количине текућег дисторзије током његовог сагоревања у функцији тестирања. Садашњи дисторзија путовао кроз помоћне трансформатора у постројењу у ВФД произвођача на комуналну хране на суседне биљке штампање, корумпирања логичких кола у контролама и директним струје (ДЦ) драјвова штампарију на штампање биљка и изазивају регистрацију штампа-притисните на квар.

ТХД1 резултати у додатне топлоте у дистрибутивних трансформатора обично пружају комуналне услуге, као и снага-напојних водова на опрему из које потиче. У основи, ТХД1 је струја да предузеће има за генерисање и извор на објекту, али то не доноси никакав приход на корисност. Иако је прави проблем за комуналије, ТХДИ углавном је уочени проблем са становишта објекта менаџера гледишта.

АНСИ / ИЕЕЕ стандард 519-1992 обраћа систем-иссуе природу ТХД1 увођењем укупне тражње дисторзију (ТДД), које се могу израчунати на следећи начин:

где:

Јаон = Укупан хармоника струја мерено систем

Јахц = Укупан хармоника струја допринео ВФДс

ЈаL = Максимална тренутна потражња-оптерећење (фундаментална компонента фреквенција) (15- или 30-минута потражња) у комуналном тачки простог повезивања (ПЦЦ) мерено у систему

ЈаЦ = Фундаментална фреквенција компонента допринела вфдс (укључен само ако вфдс су поред постојећих оптерећења)

(Све количине су у амперима корену значи квадрат.)

АНСИ / ИЕЕЕ стандард 519-1992 државе, "У оквиру индустријског постројења, КПК је тачка између нелинеарног оптерећења и других оптерећења "Многи консалтинг инжењери су тумачили то да значи. да ТРД1 треба да се мери на ВФД улаз-енергетских веза (ПЦЦ2, уместо ПЦЦ1, на слици 2). Ова погрешна АНСИ / ИЕЕЕ Стандард 519-1992 је допринела претерана употреба мултипулсе дискова у КГХ индустрији. Многи милиони објекат-опреме долара су расипају кроз спецификацију и уградњу 12- и 18-пулс дискови у комерцијалним пословним зградама и другим срединама у којима стандардни шест-пулс погон би урадили исти посао за знатно мање директна улагања.

Такође је несрећна чињеница АНСИ / ИЕЕЕ стандард 519-1992 има пет различитих нивоа прихватљивог максималног ТДД, који зависе од односа максималне струје кратког споја (ЈаСЦ) до максималне ИL на ПЦЦ. ЈаСЦ-то-ИL Коефицијенти у табели 1 су функције снагом хране услужни програм да објекат и величине трафо трансформатора.

АКТУЕЛНА СИТУАЦИЈА

Многе спецификације једноставно констатовати, "ВФДс ће се састати АНСИ / ИЕЕЕ Стандард 519." Таква изјава је бесмислена без информације потребне за обављање израчунавања хармонике:

  • Трансформатор кило-волт ампера и посто импеданса.
  • Укупно линеарно повезани-оптерећење ампеража или укупно очекује линеарно повезан ампеража.
  • Број и величина од ВФДс.
  • Комунална самСЦ доступан.

Прорачуни су још прецизнији када произвођачи имају додатне информације, као што су објекат укупне струје, постојећи садржај хармоника, и жице величине и дужине.

Неки инжењери су се на писање хардверске спецификације на основу захтева коњских величине. На пример: "Сви ВФДс 100 кс и горе ће бити 18-пулс дизајна. "У 100 кс, 18-пулс диск лако може да кошта четири пута више од шест импулса диск без побољшања у уштеду енергије.

То не значи да нема апликације за које 12- или 18-пулс погон је прикладно. Узети, на пример, циндерблоцк пумпна станица у стамбеном насељу. Овај аутор приметио једну у којој је било три-300 кс ВФДс, изнад флуоресцентно осветљење, и зидни програмабилни логички контролер (ПЛЦ). Пумпна станица је појацана посвећен 480-в трансформатора. Практично цео терет на трансформатору је нелинеарна. ВФД нелинеарна оптерећења представља приближно 1,100 Ампер. ПЛЦ и флуоресцентне светлосне-оптерећења износио неколико ампера. То је идеална апликација за 18-пулс или другог ултра-хармонијског ВФД технологије.

У комерцијалне пословне зграде, ако ВФДс су инсталирани на сваком вентилатора и пумпе, они ће обично користе мање од 20 одсто оптерећења електричне тражње. У готово свим таквим случајевима, стандардних шест-пулс дискови су добар избор.

Насупрот популарном веровању, АНСИ / ИЕЕЕ стандард 519 није закон или влада / корисност регулација; то је "препоручена пракса." То наводи да строго придржавање његових препоручених хармоника граница "неће увек спречити проблеме из настале." супротно је такође тачно: Објекат може имати хармоника већи од максимално препоручених граница стандардни и не наилазе на тешкоће.

ТЕХНОЛОГИЈЕ

Најједноставнија и најмање-скуп метод ублажавања ВФД-генерисани хармоника је додао импедансу на ВФД. Ово се може постићи са улаза линије реактору (Слика 3) или ДЦ веза реактор (аутобус чок) (Слика 4). У 1-посто-извор-импедансе система, линија реактор 3 одсто може смањити хармоника-тренутни садржај на улаз на ВФД за око 40 посто на пуним оптерећењем излаз.

Следећи-нај-уобичајена врста хармоника-ублажавање технологије је 12-пулс ВФД (Слика 5). 12-пулс ВФД смањује хармоника-тренутни садржај на око 10 проценат.

Такође, заједнички су широко бенд и пасивни филтри (Слика 6). Ови хибридни филтери смањују хармоника-тренутни садржај на приближно 7 проценат.

Следећи-нај-ефикасна технологија је 18-пулс погон (Слика 7), који обично представља око 5 процената тренутну деформацију на ВФД улаза. Поређењу са ВФД без импедансе, укупна хармоничка смањење је у опсегу од 93 проценат.

Релативно нове технологије су активни хармоника филтера (Слика 8) и активно-фронт-енд ВФД (Слика 9). Један активни филтер може филтрирати хармонике неколико ВФДс или целог објекта. У међувремену, садржај ТХДИ од ВФД са активним предњим крајем - мерено на улазу ВФД - обично је мањи од 4 проценат, док смањење укупне-хармоника-струја-садржај 95 проценат.

Табела 2 наводи очекивани тренутну деформацију, посто струја-дисторзија смањење, и релативне трошкове различитих технологија хармоника-смањење. Процене се заснивају на 1-посто-извор-импедансе система и савршено уравнотежен извора напона.

Сви хардверски, "бруте-форце" методе хармонијске смањења негативно утиче напона неравнотежа улаз-снага-система. Већина ВФД произвођачи имају компјутерске програме који могу да се користе за процену хармоницне дисторзије из ВФДс.

База оптерећења на подстанице трансформатора веће, мањи струја дисторзија на ПЦЦ. Јер хармоника струје узрокује изобличења додатни трафо грејање, комуналије често превелик трафо трансформатора у односу на утовару очекује од објекта. Као резултат, има исправну максимално оптерећење трансформатора (Процењује или мерено) Од виталног је значаја. Иначе, максимум трансформатор самL мора се претпоставити.

Дирти Литтле Сецрет

Већина програма хармоника-анализа претпоставити доступан снага је уравнотежен напон - на пример, 480 В сваки на фази, Фаза Б, и Фаза Ц. У стварном свету, међутим, без обзира колико добро дизајниран дистрибуција зграда систем, савршен баланс је ван домашаја. Најбоље се може надати је благи дисбаланс, као што 478:480:482 у. Већина комуналије дозволити снага напона неравнотеже до 3 проценат.

Пре много година, на великом универзитету у средњем западу, су ВФДс пружане у ПМС-ом пројекат за уштеду енергије су окривљени за објекте веће од нивоа дисторзије препоручене у АНСИ / ИЕЕЕ Стандард 519. Гармоническиј анализа је показала значајан треће садржај хармоника. У савршеном свету, ВФДс не стварају трећу хармонике, као трећи и други триплен хармоници откаже због трофазног природе ВФДс. Ако, међутим, напон однос између фазе А, Б, и Ц је неуравнотежен, поништавање не може у потпуности доћи, и ВФДс може створити триплен хармонике. У овом случају, Фаза А је био приближно 450 у, док фазе Б и Ц су близу 480 у. Универзитет је затражио да се пресели оптерећења да се улазни напон на више уравнотеженом стању. Када је то било учињено, су престали ВФДс изазива повишене нивое хармонијске дисторзије.

Средином 1990-их, Енергетска електроника Апликације центар, филијала истраживачког института Електропривреде, тестирали погонима 17 мануфацтурерс.1 напон неравнотежа на улазним папучице једне ВФД без улазне линије реактор или ДЦ-бус пригушница 0,2 одсто је утврђено да изазове до тренутног неравнотеже у 17 одсто.

Са неуравнотежене улаз-електроенергетског система, све хардверске заснован хармоника-ублажавања технологије подлежу штетних ефеката хармоника-отказа. На пример, 12-пулс-фаза пребацивање трансформатор има три улаза води и шест излазних води и две компоненте: Делта / Делта навијање скуп и намотаја скуп звезда-троугао (Слика 10). Ова конфигурација изазива 30 степени електро-фазни помак у власти који се хранио у једну од две диоде моста Тхе Дриве-а, изазивајући, у савршеном свету, петог и седмог хармоника бити отказани. Ако улазна снага је неуравнотежен, међутим, поништавање неће потпуно доћи.

Неки произвођачи ВФД понуде 18-пулс дискове са додатним 5 одсто импедансе реактора испред ауто трансформатора. Ово помаже уравнотежити тренутни реми у ауто трансформатора три сета намотаја и помаже да се смањи утицај неуравнотежен напона и извор хране.

Па није Перфецт Ворлд - ШТА САДА?

Најефикаснији начин за добијање ултраниске хармонике на ВФД улаза је активна филтера или активни предњи крај. Активан Филтер ради као активни буке-редукције слушалице. Ако, на пример, она детектује 30-појачала пети хармонично у фази неког напајања, она убризгава 30-амп пети хармонично 180 степени ван фазе са ВФД-цреатед хармоника, стварајући ефекат отказа. Ова технологија је мање осетљив на долазне напона неравнотежа, јер мери и убацује корективне садржај хармоника аутоматски.

Неколико произвођачи ултра-хармонике ВФД технологије. Ултралов-хармоника ВФД има шест изолацијом-гате транзистори (ИГБТс), уместо пасивних диода-моста компоненти, у свом одељку Цонвертор (Слика 11). Ове ИГБТс контролишу хармонијску струју нацртаног од ВФД. Без струје хармонијски извученог, није потребна поништавање. Ултралов-хармоника технологија обично смањује улазне хармонике струје у 4 посто или мање на ВФД улаз (Табела 2).

У једном тесту, 3-посто напон дебаланс на улазу 18-пулс трансформатора / диск изазвало пораст 1,5 посто-по-јединици у текућој изобличења. Тако, ако рачунар процена хармоника-анализа била 4 проценат, Стварни ТХДИ би био 5.5 проценат.

Са ултра-хармоника или активно-филтер систем, неравнотежа напон 3-посто повећава хармонијско изобличење струје мање него 0.5 посто по јединици.

ЗАКЉУЧАК

Хармоника анализа треба обавити пре него дизајн је завршен. Анализа би требало да се спроводи на ПЦЦ да одреди тренутну деформацију на улазу главног комуналних услуга у згради. Спецификације хардвера на бази диктира да се било дискови преко одређеног коњских снага бити одређена технологија не треба да се користе.

РЕФЕРЕНТНА

1) Мансур, О, Фиппс, К., & Гвожђе, Р. (1996). Истраживање Систем компатибилности: Пет коњских снага ПВМ подешавање брзине дискови. Ноксвил, ТН: Повер Елецтроницс Апликације центар.

За прошлости ХПАЦ инжењерство чланака, посета ввв.хпац.цом.

Директор ХВАЦ апликације за АББ доо. Снага & Контрола продаје, Мајкл Р. Олсон има велико искуство у КГХ, вода / отпадних вода-третман, и хемијске индустрије. Он је написао бројне чланке трговине-разматра примену подесиви-регулаторе и био уредник у неколико књига на тему. Он има диплому диплому електротехнику на Универзитету у Илиноису и магистрирао у инжењерски менаџмент из Милвокију Машинског факултета. Он је члан Америчког друштва инжењера за грејање, Хлађење и климатизацију и БАЦнет Међународни. Он се може контактирати на мике.олсон @ ус.абб.цом.