Transcript Harmoniczne prądu wytwarzane przez prostowniki wejściowe

Harmoniczne prądu wytwarzane przez
prostowniki wejściowe przemienników
częstotliwości
•
HARMONICZE PRADU I NAPIĘCIA W SIECI
- DEF. STAŁEJ HARMONICZNEJ
•
TRÓJFAZOWY PROSTOWNIK DIODOWY JAKO GENERATOR
HARMONICZNYCH PRĄDU
dr inż. Jerzy Szymański
Politechnika Radomska
e-mail: [email protected]
Dr inż. J. Szymański
Strona 1
Zniekształcenia prądu w układzie prostownika
sześciopulsowego - 3f6d
Vab
IDC
a
1
2
Vac
Vbc
3
b
IDC
c
~
~
~
4
5
6
Niesinusoidalny przepływ prądu
ze źródła
Ia
Ib
Ic
Pulsacyjny pobór energii ze źródła
Dr inż. J. Szymański
Strona 2
Stała harmonicznych Hc
Dla wygodniejszego określania poziomu zniekształceń napięciowych definiuje się
stałą harmonicznych - Hc, :
1
THDi 
I (1)
hmax
 I ( h ) 100 %
2
h2
I RMS I (1) 1  THDi 2
2
 Ih 
H c    h  100%
I1 
h 2 
hmax
Definicja Hc przypomina definicję THD, z tym że odnosi się do numeru harmonicznej.
Typ obciążenia
Obok w tabeli wartości Hc dla różnych
obwodów wejściowych przetwornic
częstotliwości
Prostownik 6-pulsowy
Prostownik 6-pulsowy
z dławikiem ac/dc
Prostownik 12-pulsowy
Hc[%]
>350
150-350
100-150
Dr inż. J. Szymański
Strona 3
Prostownik 6-pulsowy z dławikiem dc
Analiza harmonicznych prądu
-----------------------------------------------Składowa podstawowa
36.22 A
THDi
42.51%
Wart. Skut. RMS
39.47 A
Stała harm. Hc
310 %
5’th
12.91 A
7’th
7.03 A
11’th
3.06 A
13’th
2.10 A
------------------------------------------------
Dr inż. J. Szymański
Strona 4
Metody redukcji harmonicznych
Pasywne
BUS C

Y
///
///
///

Y
15°
BUS A
///



Y
BUS B



Y
///
B6
Dławiki DC
Dławiki AC
Prostownik 12-p
B6
B6
B6
powielanie faz
Aktywne
///
///
///
Prostownik PWM
Filtry aktywne
Dr inż. J. Szymański
Strona 5
Filtr aktywny
3f6T aktywny
prostownik
Filtr bierny
Pr. 12pulsowy
Pr. Quasi 12pulsowy
Kombo 3f6D
z ac i dc
3f6D z
dławikami dc
3f6D z
dławikami ac
3f6D
podstawowy
THDi [%]
100
250
80
200
60
150
40
100
20
50
0
0
Indeks kosztu
Relacja koszty - korzyści
THDi max
THDi min
Indeks kosztu
Dr inż. J. Szymański
Strona 6
Przykład obliczeniowy wyznaczenia THDv
Poniżej podano przykład wyznaczenia zniekształceń napięciowych w obwodzie wtórnym transformatora SN o
mocy 1MVA, 10/0.40 kV (ex=5%) z którego zasilana jest 200 kW przetwornica częstotliwości z 6-pulsowym
prostownikiem wejściowym, wyposażona w dławik DC.
Znamionowy prąd transformatora
6kV/ 0.40 kV
3f6D
NPC
1 MVA
ex=5%
Zniekształcenia
Napięciowe
określane są
dla tego punktu
P=200 kW
Hc=350%
(uwaga:
brak mocy biernej
na zasilaniu NPC)
Prąd zwarciowy transformatora
Znamionowy prąd podstawowej
harmonicznej na zasilaniu
przetwornicy częstotliwości.
Stała harmonicznych przetwornicy
częstotliwości (Hc)
Zniekształcenia napięciowe, THDv
Snom
3Vnom
I nom 
I sc 
I nom
x
I1H NPC 
Pnom
3Vnom
wartość szacunkowa
THDv  H c
I1H NPC
I SC
I nom 
I sc 
1e6
 1.45kA
3  400
1.45e3
 29.0kA
0.05
I1H NPC 
200e3
 290A
3  400
350%
THDv  350
400
 4. 8 %
29.0e3
Dr inż. J. Szymański
Strona 7
Podsumowanie
•
•
•
HARMONICZE PRĄDU, A TYM SAMYM I NAPIĘCIA
GWAŁTOWNIE SIĘ ZWIĘKSZAJĄ PRZY
PRZEWYMIAROWANYCH LUB NIEDOCIĄŻONYCH
PRZEMIENNIKACH CZĘSTOTLIWOŚCI.
PRZEMYSŁOWE PRZEMIENNIKI UNIWERSALNE TJ.
DEDYKOWANE DO NAPEDÓW STAŁO
I ZMIENNOMOMENTOWYCH I O PRZECIĄŻENIU 150-200% IN SĄ
DUŻYM ŹRÓDŁEM HARMONICZNYCH
( Hc PRZY PRACY NOMINALNEJ OK. 700% )
PRZEMIENNIKI DEDYKOWANE DO APLIKACJI
WENTYLATOROWO-POMPOWYCH SĄ DUŻYMI ŹRÓDŁAMI
ZABURZEŃ HARMONICZNYCH PRZY GŁĘBOKIEJ REGULACJI
PRĘDKOŚCI SILNIKA ZE WZGLĘDU NA JEGO SZYBKIE
ODCIĄŻANIE
Artykuł i prezentację udostępnię dla dydaktyki e-pocztą.
Dr inż. J. Szymański
Strona 8