Задать вопрос

или свяжитесь с нами по телефону +7 (495) 792-57-57

* - обязательные поля

Силовая электроника
+7 (495) 792-57-57

Решения для подавления гармоник

Получить консультацию

Значительное влияние на работу преобразователей частоты оказывают гармонические искажения, возникающие в питающей сети и генерированные самими устройствами.

В Danfoss Drives разработаны передовые решения по борьбе с гармониками — системы активного и пассивного подавления. Точный выбор технологии обеспечивает эффективную эксплуатацию приводов и сопутствующего оборудования при любых применениях.

Искажения напряжения и тока

Пропадание и всплески напряжения, коммутационные провалы, колебания напряжения и частоты, гармонические искажения — все это признаки ухудшения состояния питающей сети. Среди причин различные явления от включения потребителей до разряда молнии.

Наиболее сильные искажения напряжения и тока вызывает работа компьютерных блоков питания, диодных ламп, тиристорных выключателей мощности, источников бесперебойного питания, устройств плавного пуска. В результате повторяющегося или непрерывного воздействия форма волны значительно деформируется. Величину гармонического искажения тока (THID) указывают в процентах от основной составляющей тока.

В дополнение к имеющемуся «засорению» сети каждый преобразователь частоты также генерирует собственные общие гармонические искажения синусоидальности тока (THDi). При работе привода основной вклад в искажения вносит 6-пульсный диодный выпрямитель. Он создает несинусоидальный ток, который взаимодействует с питанием от сети переменного тока и влияет на напряжение в большей или меньшей степени в зависимости от величины питающего напряжения.

Если не принять меры

Искажения в сети питания переменного тока приводят к тому, что вместо частоты 50 Гц появляются гармоники с неприемлемыми частотными составляющими. Они вызывают неблагоприятные последствия для системы распределения и нелинейных потребителей.

Среди возникающих проблем несанкционированное срабатывание последовательных реле и автоматических выключателей, увеличение электромагнитных помех, выход из строя контроллеров и чувствительных электронных компонентов. Также появляется повышенная нагрузка на конденсаторы устройств компенсации реактивной мощности.

Вследствие гармонических искажений напряжения происходит перегрузка и повышенный нагрев трансформатора и кабелей. Излишний разогрев электродвигателей приведет к увеличению потерь мощности, может появиться пульсация механического момента и уменьшение двигательного момента. В конечном итоге это повлияет на устойчивую работу насосов, вентиляторов, тяговых и других механизмов.

Нарушение нормальной работы системы управления и непреднамеренные остановки оборудования нередко приводят к сбоям в технологических процессах. Проще говоря, гармонические искажения снижают надежность, воздействуют на качество и увеличивают эксплуатационные расходы.

Регламентирует состояние электрической сети ГОСТ 32144-2013 «Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения». Бесплатный софт позволит быстро и точно определить, насколько проектируемая или уже функционирующая система соответствует стандартам. Программное обеспечение Danfoss VLT Motion Control Tool MCT 31 рассчитает возможные гармонические искажения и стратегии их подавления.

Средства компенсации гармоник

Самый простой способ снижения гармоник в сети — это встроенная в преобразователь частоты катушка постоянного тока. Установка AC-дросселя перед приводом сглаживает потребляемый им ток, что приводит к эффективному сокращению THID. Похожий эффект можно получить имея после выпрямителя DC-дроссель.

По умолчанию в семействе Vacon для серий NX — применяют АС-дроссель. Для всех старших серий VLT — это DC-дроссель. Встроенные пассивные фильтры обеспечивают соответствие лимитам гармонического искажения для большинства приложений.

THID в результате применения:

  • активный фильтр — 3-8%
  • пассивный фильтр — 5-10%
  • 18-пульсный выпрямитель — 4-7%
  • 12-пульсный выпрямитель — 10-15%
  • выпрямитель с DC-дросселем — до 40%
  • выпрямитель с AC-дросселем — 35-45%
  • 6-пульсный выпрямитель — 60-80%

Чаще всего для снижения искажения кривой тока устанавливают 12 и 18-пульсные системы (параллели из 6-пульсных выпрямителей). Первая убирает гармоники кратные пяти и семи. Вторая — в дополнение к ним также кратные 11 и 13, то есть сеть очищается от сильных нелинейных искажений. В этих схемах необходим специализированный силовой трансформатор.

Современные стратегии подавления гармоник представлены улучшенными фильтрами типа AHF. В активные решения по борьбе с гармониками входят фильтры AAF с выпрямителями на базе AFE.

Преимущества фильтра AHF

Внешний входной фильтр гармоник AHF выступает, по сути, резонансным фильтром, которым управляет преобразователь частоты. В приводах VLT устройство AHF 005 снижает коэффициент искажения тока до 5%, а серия AHF 010 — до 10%.

Для преобразователей частоты Danfoss Drives в соответствии с номиналом рассчитаны конкретные фильтры, гарантирующие оптимальные характеристики по искажениям. Подбор фильтра упрощают специально составленные таблицы. Решение снабжено чертежами, расчетом теплопотерь и полностью готово к использованию.

Фильтр AHF соответствует самым жестким требованиям, его удобно применять, как в новых проектах, так и для модернизации.

Активное решение AAF

Радикальный способ снижения гармонических искажений практически до нуля — выбрать активное устройство. Фильтры гармоник типа AAF представляют собой передовые системы с собственным управлением, силовыми опциями и комплектом IGBT–модулей. Решения выполнены в отдельном корпусе.

Управляемый фильтр AAF постоянно анализирует состояние тока и воздействует на гармоники путем генерации в сеть противофазных импульсов. Высокая эффективность подавления характерна на всех нагрузках, частичных и номинальных.

Обычно одно пассивное устройство решает проблемы гармоник одного преобразователя частоты. Большой активный фильтр AAF способен нивелировать искажения нескольких приводов и служить для централизованного подавления гармоник от всех нелинейных потребителей, одновременно компенсируя несколько нагрузок.

Функционал устройства обеспечивает выполнение широкого спектра задач. В том числе, устраняет дисбаланс по напряжению и фазам — выравнивает и стабилизирует напряжение в звене постоянного тока.