"A non-linearità significa chì hè difficiule di risolve", hà dettu Arthur Mattuck, un matematicu di u Massachusetts Institute of Technology (MIT).Ma deve esse trattatu quandu a non-linearità hè applicata à i carichi elettrici, perchè genera correnti armoniche è affetta negativamente a distribuzione di energia - è hè caru.Quì, Marek Lukaszczyk, Manager di Marketing Europeu è Mediu Oriente di WEG, un fabricatore globale è fornitore di tecnulugia di mutore è di propulsione, spiega cumu mitigà l'armoniche in l'applicazioni inverter.
Lampade fluorescenti, alimentatori di commutazione, forni à arcu elettricu, rettificatori è convertitori di frequenza.Tutti questi sò esempi di dispusitivi cù carichi non lineari, chì significa chì u dispusitivu assorbe a tensione è u currente in forma di impulsi brevi bruschi.Sò diffirenti di i dispusitivi chì anu carichi lineari, cum'è muturi, calefactori spaziali, trasformatori chì sò energizzati è lampadine incandescenti.Per i carichi lineari, a relazione trà e forme d'onda di tensione è di corrente hè sinusoidale, è a corrente in ogni mumentu hè proporzionale à a tensione espressa da a lege di Ohm.
Un prublema cù tutti i carichi non lineari hè chì generanu currenti armonichi.L'armoniche sò cumpunenti di frequenza chì sò generalmente più altu ch'è a freccia fundamentale di l'alimentazione, trà 50 o 60 Hertz (Hz), è sò aghjuntu à u currente fundamentale.Sti currenti extra pruvucarà a distorsioni di a forma d'onda di tensione di u sistema è riduce u so fattore di putenza.
I currenti armonichi chì scorri in u sistema elettricu ponu pruduce altri effetti indeserate, cum'è a distorsione di tensione in punti di interconnessione cù altre carichi, è u surriscaldamentu di i cavi.In questi casi, a misurazione di a distorsione armonica tutale (THD) pò dì quantu di a tensione o distorsione di corrente hè causata da l'armoniche.
In questu articulu, studiaremu cumu riduce l'armoniche in l'applicazioni inverter basate nantu à i cunsiglii di l'industria per u seguimentu currettu è l'interpretazione di i fenomeni chì causanu prublemi di qualità energetica.
U Regnu Unitu utilizeghja a Recomendazione di Ingegneria (EREC) G5 di l'Associazione di Rete Energetica (ENA) cum'è una bona pratica per a gestione di a distorsione di tensione armonica in sistemi di trasmissione è rete di distribuzione.In l'Unione Europea, sti cunsiglii sò generalmente cuntenuti in direttive di cumpatibilità elettromagnetica (EMC), chì includenu diversi standardi di a Cummissione Elettrotecnica Internaziunale (IEC), cum'è IEC 60050. IEEE 519 hè di solitu un standard nordamericanu, ma vale a pena nutà chì IEEE. 519 si focalizeghja nantu à i sistemi di distribuzione invece di i dispositi individuali.
Una volta chì i livelli armonichi sò determinati da simulazione o misurazione, ci sò parechje manere di minimizzà per mantene in limiti accettabili.Ma chì hè u limitu accettabile?
Siccomu ùn hè micca economicamente fattibile o impussibile di eliminà tutte l'armoniche, ci sò dui standard internaziunali EMC chì limitanu a distorsione di a tensione di l'alimentazione specificando u valore massimu di a corrente armonica.Sò u standard IEC 61000-3-2, adattatu per l'equipaggiu cù una corrente nominale finu à 16 A (A) è ≤ 75 A per fase, è u standard IEC 61000-3-12, adattatu per l'equipaggiu sopra 16 A.
U limitu di l'armoniche di tensione deve esse di mantene a THD (V) di u puntu di accoppiamentu cumuni (PCC) à ≤ 5%.PCC hè u puntu induve i cunduttori elettrici di u sistema di distribuzione di energia sò cunnessi à i cunduttori di u cliente è qualsiasi trasmissione di energia trà u cliente è u sistema di distribuzione di energia.
Una raccomandazione di ≤ 5% hè stata aduprata cum'è l'unicu requisitu per parechje applicazioni.Hè per quessa chì in parechji casi, solu aduprà un inverter cù un rettificatore di 6 impulsi è una reattanza di input o un induttore di ligame di corrente diretta (DC) hè abbastanza per scuntrà a raccomandazione di distorsioni di tensione massima.Di sicuru, paragunatu à un inverter à 6 impulsi senza induttore in u ligame, utilizendu un inverter cù un induttore DC link (cum'è CFW11, CFW700 è CFW500 di WEG) pò riduce significativamente a radiazione armonica.
Altrimenti, ci sò parechje altre opzioni per riduce l'armoniche di u sistema in l'applicazioni di l'inverter, chì avemu da presentà quì.
Una soluzione per riduce l'armoniche hè di utilizà un inverter cù un rectificatore di 12 impulsi.Tuttavia, stu mètudu hè di solitu usatu solu quandu un transformatore hè digià stallatu;per parechje inverter cunnessi à u stessu ligame DC;o se una nova installazione richiede un transformatore dedicatu à l'inverter.Inoltre, sta suluzione hè adattata per una putenza chì generalmente hè più grande di 500 kilowatts (kW).
Un altru mètudu hè di utilizà un inverter di corrente attiva (AC) di 6 impulsi cù un filtru passiu à l'input.Stu metudu pò coordinà diversi livelli di tensione - tensioni armoniche trà medium (MV), high voltage (HV) è extra high voltage (EHV) - è sustene a cumpatibilità è elimina l'effetti avversi nantu à l'equipaggiu sensitivu di i clienti.Ancu s'ellu hè una suluzione tradiziunale per riduce l'armoniche, aumenterà a perdita di calore è riduce u fattore di putenza.
Questu ci porta à un modu più prezzu per riduce l'armoniche: aduprate un inverter cù un rettificatore di 18 impulsi, o soprattuttu un drive DC-AC alimentatu da un ligame DC attraversu un rettificatore di 18 impulsi è un transformatore di fasa.U rettificatore di impulsi hè a stessa suluzione sia 12-pulse o 18-pulse.Ancu s'ellu hè una suluzione tradiziunale per riduce l'armoniche, per via di u so costu altu, hè di solitu utilizatu solu quandu un transformatore hè statu installatu o un transformatore speciale per l'inverter hè necessariu per una nova installazione.A putenza hè generalmente più grande di 500 kW.
Certi metudi di suppressione armonica aumentanu a perdita di calore è riducenu u fattore di putenza, mentre chì altri metudi ponu migliurà u rendiment di u sistema.Una bona suluzione chì ricumandemu hè di utilizà filtri attivi WEG cù unità AC di 6 impulsi.Questa hè una suluzione eccellente per eliminà l'armonici generati da parechji dispositi
Infine, quandu u putere pò esse rigeneratu à a reta, o quandu parechji mutori sò guidati da un unicu ligame DC, una altra suluzione hè attrattiva.Vale à dì, un drive regenerativu attivu (AFE) è un filtru LCL sò usati.In questu casu, u cunduttore hà un rettificatore attivu à l'input è rispetta i limiti cunsigliati.
Per l'invertitori senza un ligame DC, cum'è l'inverter CFW500, CFW300, CFW100 è MW500 di WEG, a chjave per riduce l'armoniche hè a reattanza di a rete.Stu ùn solu risolve u prublema armonica, ma dinù risolve u prublema di energia esse cullucatu in a parte reattiva di l'inverter è diventendu inefficace.Cù l'aiutu di a reattanza di a rete, un inverter monofase d'alta freccia caricatu da una reta di resonante pò esse usatu per realizà a reattanza cuntrullabile.U vantaghju di stu metudu hè chì l'energia almacenata in l'elementu reactance hè più bassu è a distorsione armonica hè più bassu.
Ci sò altre manere pratiche per trattà cù l'armunia.Unu hè di aumentà u numeru di carichi lineari relative à carichi non lineari.Un altru mètudu hè di separà i sistemi di alimentazione per i carichi lineari è non lineari in modu chì ci sò diversi limiti di tensione THD trà 5% è 10%.Stu metudu hè conforme à e raccomandazioni di ingegneria (EREC) G5 è EREC G97 sopra citate, chì sò aduprate per valutà a distorsione di tensione armonica di e piante è l'equipaggiu non lineari è risonanti.
Un altru mètudu hè di utilizà un rettificatore cù un gran numaru di impulsi è l'alimenta in un transformatore cù parechje tappe secundari.I trasformatori multi-avvolgimentu cù più avvolgimenti primari o secundarii ponu esse cunnessi l'un à l'altru in un tipu speciale di cunfigurazione per furnisce u livellu di tensione di uscita necessariu o per guidà più carichi à l'output, fornendu cusì più opzioni in distribuzione di energia è sistema di flessibilità.
Infine, ci hè u funziunamentu di rigenerazione di l'AFE citatu sopra.L'unità AC di basa ùn sò micca rinnuvevuli, chì significa chì ùn ponu micca turnà l'energia à a fonte di energia - questu hè soprattuttu micca abbastanza, perchè in certi applicazioni, ricuperà l'energia restituita hè un requisitu specificu.Se l'energia regenerativa deve esse tornata à a fonte di energia AC, questu hè u rolu di l'unità regenerativa.Rectifiers simplici sò rimpiazzati da inverter AFE, è l'energia pò esse recuperata in questu modu.
Questi metudi furniscenu una varietà di opzioni per cumbatte l'armoniche è sò adattati per diversi tipi di sistemi di distribuzione di energia.Ma ponu ancu risparmià energia è costu significativamente in diverse applicazioni è rispettanu i normi internaziunali.Questi esempi mostranu chì, finu à chì a tecnulugia inverter curretta hè aduprata, u prublema di non-linearità ùn serà micca difficiule di risolve.
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