Harmônicos do conversor de frequência
O conversor de frequência é um dos dispositivos mais amplamente utilizados na área de transmissão de controle de velocidade industrial. O conversor de frequência é um dispositivo que converte a frequência industrial (50 Hz) em várias frequências de fonte de alimentação CA para realizar a operação de velocidade variável do motor. Entre eles, o circuito de controle completa o controle do circuito principal, o circuito retificador converte a corrente alternada em corrente contínua, o circuito intermediário DC suaviza e filtra a saída do circuito retificador e o circuito inversor inverte a corrente contínua em corrente alternada .
Devido às características de chaveamento do circuito inversor, uma carga não linear típica é formada em sua fonte de alimentação, portanto, o dispositivo eletrônico de potência representado pelo inversor é uma das fontes harmônicas mais importantes na rede elétrica.
Harmônicos são os componentes de grandezas CA periódicas não senoidais obtidas pela decomposição em série de Fourier que são maiores que múltiplos inteiros da frequência fundamental, geralmente também chamados de harmônicos altos, enquanto o fundamental é o componente cuja frequência é igual à da frequência industrial. .
No que diz respeito à tensão de um alternador trifásico em um sistema de potência, pode-se considerar que sua forma de onda é basicamente senoidal, ou seja, a forma de onda da tensão é basicamente livre de componentes CC e harmônicos. Porém, devido à existência de uma variedade de fontes harmônicas no sistema de energia (fontes harmônicas são equipamentos elétricos que injetam correntes harmônicas na rede elétrica ou geram tensões harmônicas na rede elétrica), especialmente equipamentos como conversores de corrente.
De onde vêm os harmônicos nos inversores?
1. mecanismo de geração de harmônicos de entrada do inversor
O circuito principal do inversor é geralmente uma cruz tem sido uma composição cruzada, a fonte de alimentação de frequência industrial de entrada externa 380V / 50Hz através da ponte trifásica retificador não controlado em uma tensão DC, filtragem de capacitor e inversor de elementos de comutação de transistor de alta potência para a frequência da tensão CA variável. No circuito retificador, a forma de onda da corrente de entrada é uma onda retangular irregular, e a forma de onda é decomposta em harmônicos fundamentais e harmônicos de acordo com a série de Fourier, e o número harmônico é geralmente 6n ± 1 harmônicos altos, nos quais o alto harmônicos interferirão no sistema de alimentação de entrada. Se a reatância do lado da fonte de alimentação for suficientemente pequena, o ângulo de sobreposição do conversor ”pode ser ignorado, então o enésimo harmônico alto é 1/n da corrente fundamental.
2.Mecanismo de geração de harmônicos de saída do inversor
No circuito de saída do inversor , o sinal de corrente de saída é modulado pela forma de onda do pulso portador PWM. Para componentes inversores de alta potência GTR, a frequência portadora do PWM é de 2 a 3 kHz, enquanto a frequência portadora máxima do PWM em componentes inversores de alta potência IGBT pode chegar a 15 kHz. De forma semelhante, o sinal de corrente de saída pode ser decomposto apenas na frequência fundamental e em outros harmônicos.
Como calcular os harmônicos do inversor?
1.Método 1
- Método 1: Transformada de Fourier para obter a amplitude e fase de cada harmônico de tensão e corrente, calcular a potência ativa de cada harmônico de acordo com P = √3UIcosφ e adicionar a potência ativa de todos os harmônicos para obter a potência harmônica.
- Método 2: Medir a potência ativa total, transformada de Fourier para obter a amplitude e fase da onda fundamental de tensão e corrente, calcular a potência ativa fundamental de acordo com P = √3UIcosφ, a potência ativa total menos a potência ativa fundamental é o harmônico poder. A precisão da medição de potência harmônica é baixa, geralmente quanto maior a frequência harmônica, menor a precisão, o segundo método é recomendado.
Método 2
- Lado primário do inversor
A possibilidade de distorção da tensão de alimentação é muito pequena, enquanto a possibilidade de distorção harmônica da corrente é grande. O cálculo da potência pode ser baseado em
P=U*I1*cosa1.
S=U*I.
PF=P/S=(I1/I)*cosa1.
Também pode basear-se na definição de THDi, DPF para escrever uma forma simplificada desta fórmula; vários tipos de livros didáticos para escrever muito.
- Lado secundário do inversor
De acordo com Zhou Shouchang, “Princípios de Circuitos Elétricos”, “Análise de Circuitos de Corrente Periódica Não-senoidal” provou que diferentes harmônicos entre a tensão e a corrente não podem produzir energia, e seu produto é 0. Então, além da potência fundamental , a potência harmônica é boa para calcular. Pode ser escrito símbolos de soma (h=1 a ∞) (Uh*Ih*cosah).
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