Предотвращение гармонического искажения напряжения и

тока питающей сети

Гармоническое искажение тока вызывается нелинейной нагрузкой (выпрямителем преобразователя частоты, обычно - это 6-пульсный диодный выпрямитель). Гармонические токи можно представить как реактивный ток, добавленный к активному току. Соответственно гармоническое искажение тока приводит к увеличению тока rms, и если не принимать это в расчёт, то это может привести к перегреву таких компонентов как питающий трансформатор и кабели. Величина гармонического искажения тока (THID) часто указывается в процентах от основной составляющей тока.

Решение Данфосс

Данфосс предлагает три способа снижения гармоник.

Способы снижения гармоник

Для исключения возможных проблем и удовлетворения нормам и правилам существует несколько способов борьбы с гармоническими искажениями в частотно-регулируемом приводе:

- Встроенные DC-дроссель;

- Мультипульсный выпрямитель (12 и 18-пульсный);

- Активный фильтр гармоник (AAF);

(- Пассивный фильтр гармоник (AHF));

DC-дроссель

Самый простой и распространённый способ снижения гармоник – это включение AC-дросселя перед приводом. АС-дроссель сглаживает ток, потребляемый преобразователем. Тем самым достигается существенное снижение тока в сравнении с приводом без дросселя. Похожий эффект можно получить используя встроенный в промежуточный контур (после выпрямителя) DC-дроссель. Однако, DC-дроссель, по сравнению с AC-дросселем, меньше по габаритам, более эффективен и не снижает напряжение в промежуточном DC-контуре.

По умолчанию все преобразователи частоты VLT Drives (кроме VLT Micro Drive) имеют встроенный в промежуточный контур DC-фильтр гармоник, который снижает гармоники приблизительно в два раза по сравнению с преобразователем частоты без каких-либо фильтров. Этот встроенный фильтр не только обеспечивает соответствие лимитам гармонического искажения для большинства приложений, но и увеличивает срок службы конденсаторов промежуточного контура.

Мультипульсный выпрямитель

12-ти и 18-ти пульсные выпрямители долгое время оставались стандартным решением снижения гармонического искажения, вызываемого работой привода. Теоретически, 5-я и 7-я гармоники тока (а для 18-ти пульсного выпрямителя – ещё 11-я и 13-я гармоники) должны полностью уничтожаться, благодаря сдвигу фаз трансформатора с расщеплёнными обмотками и использовании двух (или трёх) 6-пульсных диодных выпрямителей. Однако, одним из существенных недостатков такого способа является чувствительность к неидеальному напряжению питания. Поэтому при наличии в сети дисбаланса напряжения и гармонических искажений, 5-я и 7-я гармоники (11-я и 13-я) присутствуют практически всегда.

Активный фильтр гармоник (AAF)

Активный фильтр – это радикальный способ снижения гармонического искажения практически до нуля.

Однако, и у этого способа есть свои недостатки:

- высокая цена

- высокий уровень высокочастотных помех в сеть

- чувствительность к дисбалансу сетевого напряжения

Для снижения уровня гармонического искажения тока можно также использовать внешние входные пассивные фильтры гармоник двух типов:

AAF 005 – снижает искажение тока до 5%

AAF 010 - снижает искажение тока до 10%

Преимущества пассивного фильтра гармоник AHF (Advanced Harmonic Filer)

- у AHF 010 коэффициент искажения тока < 10%,

что значительно лучше, чем у ПЧ с 12-пульсной схемой выпрямителя

- у AHF 005 коэффициент искажения тока < 5%, что лучше или сравнимо

с ПЧ с 18-пульсной схемой выпрямителя

- соответствие самым жестким стандартам

- 3 провода на входе / 3 на выходе

- возможна установка нескольких приводов на фильтр

- просто использовать для модернизации

- специально сконструированы для ПЧ Danfoss

- пассивный фильтр – не требует обслуживания

- устойчив к неидеальному питающему напряжению

Дополнительная фильтрация

Таблица величин гармонического искажения тока (THID) при использовании фильтров и без них.

Применяемый фильтр	THID (в процентах от основного тока)
VLT Drives с активным фильтром AAF	3-8%
VLT Drives с пассивным фильтром AHF 005	< 5%
18-пульсный выпрямитель	4-7%
VLT Drives с пассивным фильтром AHF 010	< 10%
12-пульсный выпрямитель	10-15%
VLT Drives со встроенным DC-фильтром	< 40%
Трёхфазный выпрямитель с входным AC-дросселем	35-45%
Обычный трёхфазный 6-ти пульсный выпрямитель (без фильтра)	60-80%