Armoniche del convertitore di frequenza
Il convertitore di frequenza è uno dei dispositivi più utilizzati nel campo della trasmissione del controllo della velocità industriale. Il convertitore di frequenza è un dispositivo che converte la frequenza industriale (50 Hz) in varie frequenze di alimentazione CA per realizzare il funzionamento a velocità variabile del motore. Tra questi, il circuito di controllo completa il controllo del circuito principale, il circuito raddrizzatore converte la corrente alternata in corrente continua, il circuito intermedio CC attenua e filtra l'uscita del circuito raddrizzatore e il circuito inverter inverte la corrente continua in corrente alternata .
A causa delle caratteristiche di commutazione del circuito dell'inverter, sulla sua alimentazione si forma un tipico carico non lineare, pertanto il dispositivo elettronico di potenza rappresentato dall'inverter è una delle fonti armoniche più importanti nella rete pubblica.
Le armoniche sono le componenti delle quantità periodiche AC non sinusoidali ottenute dalla scomposizione in serie di Fourier che sono maggiori dei multipli interi della frequenza fondamentale, solitamente chiamate anche armoniche alte, mentre la fondamentale è la componente la cui frequenza è uguale a quella della frequenza industriale .
Per quanto riguarda la tensione proveniente da un alternatore trifase in un sistema di potenza, si può considerare che la sua forma d'onda è sostanzialmente sinusoidale, cioè la forma d'onda della tensione è sostanzialmente priva di componenti continue e armoniche. Tuttavia, a causa dell'esistenza di una varietà di fonti armoniche nel sistema di alimentazione (le fonti armoniche sono apparecchiature elettriche che iniettano correnti armoniche nella rete pubblica o generano tensioni armoniche nella rete pubblica), in particolare apparecchiature come i convertitori di corrente.
Da dove provengono le armoniche negli inverter?
1. meccanismo di generazione armonica in ingresso dell'inverter
Il circuito principale dell'inverter è generalmente una croce con una composizione incrociata, l'ingresso esterno di alimentazione a frequenza industriale da 380 V/50 Hz attraverso il raddrizzatore a ponte trifase non controllato in una tensione CC, filtro condensatore ed elementi di commutazione a transistor ad alta potenza inverter per la frequenza della tensione CA variabile. Nel circuito raddrizzatore, la forma d'onda della corrente in ingresso è un'onda rettangolare irregolare e la forma d'onda è scomposta nella fondamentale e nelle armoniche secondo la serie di Fourier e il numero armonico è solitamente 6n±1 armoniche alte, in cui l'armonica alta le armoniche interferiranno con il sistema di alimentazione in ingresso. Se la reattanza del lato alimentazione è sufficientemente piccola, l'angolo di sovrapposizione del convertitore può essere ignorato, quindi l'n-esima armonica alta è 1/n della corrente fondamentale.
2.Meccanismo di generazione armonica in uscita dall'inverter
Nel circuito di uscita dell'inverter , il segnale di corrente di uscita viene modulato dalla forma d'onda dell'impulso del segnale portante PWM. Per i componenti inverter ad alta potenza GTR, la frequenza portante del PWM è di 2-3 kHz, mentre la frequenza portante massima del PWM dei componenti inverter ad alta potenza IGBT può raggiungere i 15 kHz. Analogamente, il segnale di corrente di uscita può essere scomposto nella sola frequenza fondamentale e nelle altre armoniche.
Come calcolare le armoniche dell'inverter?
1.Metodo 1
- Metodo 1: trasformata di Fourier per ottenere l'ampiezza e la fase di ciascuna armonica di tensione e corrente, calcolare la potenza attiva di ciascuna armonica secondo P=√3UIcosφ e aggiungere la potenza attiva di tutte le armoniche per ottenere la potenza armonica.
- Metodo 2: Misurare la potenza attiva totale, trasformata di Fourier per ottenere l'ampiezza e la fase dell'onda fondamentale di tensione e corrente, calcolare la potenza attiva fondamentale secondo P=√3UIcosφ, la potenza attiva totale meno la potenza attiva fondamentale è l'armonica energia. La precisione della misurazione della potenza armonica è bassa, generalmente maggiore è la frequenza armonica, minore è la precisione, si consiglia il secondo metodo.
Metodo 2
- Lato primario dell'inverter
La possibilità di distorsione della tensione di alimentazione è molto ridotta, mentre la possibilità di distorsione armonica di corrente è ampia. Il calcolo della potenza può essere basato su
P=U*I1*cosa1.
S=U*I.
PF=P/S=(I1/I)*cosa1.
È anche possibile basarsi sulla definizione di THDi, DPF per scrivere una forma semplificata di questa formula; vari tipi di libri di testo per scrivere molto.
- Lato secondario dell'inverter
Secondo Zhou Shouchang, "Principi dei circuiti elettrici", "Analisi dei circuiti di corrente periodica non sinusoidale" ha dimostrato che diverse armoniche tra la tensione e la corrente non possono produrre potenza e il suo prodotto è 0. Quindi, oltre alla potenza fondamentale , è bene calcolare la potenza armonica. Può essere scritto Simboli sommatori (h=1 a ∞) (Uh*Ih*cosah).
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