هارمونیک های جریان های خط – کنترل فرکانس با قابلیت تنظیم

بارهای غیر خطی

بارهای غیرخطی مانند کنترلهای فرکانس قابل تنظیم  وقتی به سیستم توزیع قدرت AC متصل میشوند ،

باعث ایجاد خط هارمونیکی می شوند. این هارمونیک های جریان ، یکی از نتایج جریان های غیر سینوسی اند

یکی از ویژگیهای کنترل فرکانس قابل تنظیم با استفاده از دیودها و یا یکسو کننده ها کنترل شده ی سیلیکونی (SCR ها) در ورودی مدار می باشند.

جریان ورودی کنترل، متشکل از جریان پایه سینوسی (50 یا 60 هرتز) و جریان هایی در فرکانس های بالاتر از فرکانس پایه است  .

این جریان های هارمونیک در انتقال قدرت به بار متصل شده کمک نمی کنند ،

بلکه به تلفات ولت- آمپر در سیستم توزیع قدرت کمک می کنند.

برخی از اثرات منفی هارمونیک های خط AC، اگر به درستی پرداخته نشده باشند، عبارتند از:

1. تداخل احتمالی با تجهیزات ارتباطات.

2. احتمال گرم شدن بیش از حد ترانسفورماتورها و سایر تجهیزات مدار

3. احتمال افزایش حرارت در موتور های متصل در سراسر خط مدار  به علت  تلفات مس و آهن.

4. رزونانس احتمالی با خازن های عامل برق.

مقدار هارمونیک جریان خط ورودی AC،  ممکن است بر اساس طراحی کنترل، متفاوت باشند. امپدانس (مقاومت ظاهری) سیستم توزیع قدرت در نصب و راه اندازی و طراحی ورودی کنترل تعیین کننده ی اندازه واقعی هارمونیک جریان خط است. بدلیل وجود این متغیرها، ارائه دستورالعمل های عمومی برای پیش بینی میزان هارمونیک جریان های خط دشوار است. هنگامی که مقادیر هارمونیک جریان واقعی مورد نیاز است، باید با کسی که تولید کننده کنترل است، مشورت شود.

وقتی در یک سیستم توزیع برق ، جریان های هارمونیک خط AC وجود دارند،

جریان های هارمونیکی ممکن است از طریق رزونانس فرکانس خازن های اصلاح عامل قدرت،

با القای ترانسفورماتور برای ایجاد خرابی تجهیزات ، تقویت شوند.

سطوح اعوجاج هارمونیکی، همانطور که در  IEEE 519 مطرح شده ، برای اعمال در نقطه کوپلینگ مشترک (PCC) بین سیستم شبکه و چند کاربر در نظر گرفته می شوند.

سطوح اعوجاج هارمونیکی می تواند از طریق مدل سازی تکنیک های سیستم توزیع قدرت و کل سیستم درایو سرعت قابل تنظیم متصل شده ، اندازه گیری و یا پیش بینی شود.

ولتاژ هارمونیک و مقادیر توزیع جریان در PCC:

احتمال دارد که از طریق چند روش کاهشی که شامل موارد زیراست ، تنزل یابند:

1. تکنیک های طراحی

طراحی سیستم های قدرت – کاهش بار سیستم درایو ، به عنوان درصدی از کل بار شبکه توزیع برق

، می تواند شرایط اعوجاج ولتاژ هارمونیک را بهبود ببخشد.

لینک کردن چوک در درایو های DC / القاگر – ویژگی های طراحی ذاتی در درون برخی از کنترل کننده ها، یک سطح حداقلی از کاهش هارمونیکی را ، با ایجاد تغییردر نرخ افزایش جریان ورودی ، فراهم می کند.

2. آمپدانس مسیر ( مقاومت ظاهری)

راکتور خط AC – بر اساس درصد امپدانس مدار، دامنه های کوچکتری  از جریان های هارمونیک را با  کم کردن سرعت نرخ افزایش پالس های جریان ورودی، شبیه به لینک چوک  DC ، فراهم می کند.

درایو ترانسفورماتور ایزوله – عملکردی شبیه به یک راکتور خط  AC  با کیفیت بالاتری از قدرت فراهم می کند که قادر به تنظیم دامنه ولتاژ است.

3. روش های چند پالسه / توپولوژی طراحی مبدل

افزایش فاز – شامل استفاده از ترانسفورماتور تغییرفاز برای تغذیه ورودی های کنترل چند پالسه می باشد.

با تغییر مناسب ارتباط فاز به کنترل های 6 پالسه مختلف، تاثیر خالص در سیستم قدرت، باعث ایجاد یک مدار 12 پالسه با حذف پنجمیم و ششمین هارمونیک مشخصه می شود. با این حال ، این روش در زمانی که بارهای موتور اندازه و بار برابردارند موثر تر است.

یکسو کننده 12پالس:

یک کنترل کننده است که از یک شبکه یکسو کننده 6 پالس دوگانه با ترانسفورماتور تغییر فاز برای کموتاسیون مناسب پل های دوگانه، بهره می گیرد.

مشابه افزایش فاز، تأثیر خالص در حذف هارمونیک های مرتبه  پنجم ، هفتم ، هفدهم و نوزدهم است.

یکسو کننده 18 پالس:

یک کنترل کننده که از سه شبکه یکسو کننده 6 پالس با ترانسفورماتور تغییر فاز برای کموتاسیون مناسب استفاده می کند.

این موضوع در شکل موج بهبود یافته ، با حذف هارمونیک های مرتبه 5 7، 11، 13، 23،25، 29 و 31 نتیجه میشود.

ورودی یکسو کننده فعال:

یک کنترل کننده که دارای گیت کنترل شده نیمه هادی قدرت در مرحله یکسو کننده ورودی، برای تغییر شکل موج جریان ورودی  به شکل جریان موج سینوسی متقارن با ولتاژ می باشد.

این روش پیچیده ترین روش کاهش هارمونیک است.

یک کنترل کننده ریزپردازنده برای کنترل گیت نیمه هادی قدرت ورودی مورد نیاز است.

4. فیلتر های هارمونیکی

فیلترهای شنت :

فیلترهای انفعالی هستند که اگر به درستی طراحی شده باشند ، می توانند به طور موثر باعث کاهش جریان های هارمونیک در یک سیستم توزیع قدرت برای هارمونیک های مرتبه 5، 7، و 13 ام شوند.

هر فیلتر شامل یک سری مدار LC است که برای ایجاد رزونانس در یک فرکانس هارمونیک خاصی تنظیم شده است

که مانند یک مسیر با امپدانس پایین، باعث موازی شدن مقاومت منبع هارمونیک می شود.

چون فیلتر نمی تواند بین هارمونیک هایی که از  تجهیزات کنترل ، و یا  دیگر هارمونیک های خارجی سیستم قدرت ، یا تجهیزات کنترل اضافی نصب شده ، فرق بگذارد، ملاحظات مربوط به نرم افزارهای خاص سایت اعمال می شود.

فیلترهای سری :

این فیلتر شامل مدار موازی LC ، تنظیم شده برای تشدید یک فرکانس خاص، شبیه به فیلتر شنت است.

این راکتورهای سری،  به تنظیم مجدد دیگرهارمونیک های سیستم توزیع قدرت ،

در نتیجه به دام افتادن، توسط فیلتر انفعالی می پردازند.

تزریق هارمونیک ها:

جبران کننده های تطبیقی برای نظارت مداوم بر جریان ورودی خط AC به کنترل، برای تزریق یک جریان با فرکانس و مقدار برابر و 180 درجه اختلاف فاز با جریان اعوجاج یافته ، طراحی می شوند. این عمل می تواند باعث حذف شدن جریان های هامونیک شود.

فیلترهای فعال:

در ابتدا ، این فیلتر ها برای بارهای هارمونیکی غیر خطی چندگانه طراحی شدند،

که برشرایط بار دینامیکی و تعویض VAR در موارد لازم نظارت دارد.

هارمونیک ها: هارمونیک ها چه هستند؟،

چرا باید به آنها اهمیت داد؟ ، چگونه می توانم مشکلات ناشی از آنها را حل کنم؟

تیم مهندسی الکترومارکت در خدمت شما است.

مرجع : انتشارات استاندارد NEMA – راهنمای برنامه برای سیستم هایی AC با درایو سرعت قابل تنظیم .[/vc_column_text][/vc_column][/vc_row]