ضرر التوافقيات على محولات التردد، مخطط التحكم التوافقي لمحولات التردد

تستخدم محولات التردد على نطاق واسع في صناعة أنظمة نقل السرعة المتغيرة في الإنتاج الصناعي.بسبب خصائص تحويل الطاقة لدائرة مقوم العاكس، يتم إنشاء حمل نظام منفصل نموذجي على مصدر طاقة التحويل الخاص به.يعمل محول التردد عادةً في وقت واحد مع الأجهزة الأخرى مثل أجهزة الكمبيوتر وأجهزة الاستشعار الموجودة في الموقع.يتم تثبيت هذه الأجهزة في الغالب في مكان قريب وقد تؤثر على بعضها البعض.ولذلك، فإن المعدات الإلكترونية للطاقة المتمثلة في محول التردد هي أحد المصادر التوافقية الهامة في شبكة الطاقة العامة، وأصبح التلوث التوافقي الناتج عن المعدات الإلكترونية للطاقة العقبة الرئيسية أمام تطوير تكنولوجيا الطاقة الإلكترونية نفسها.

1.1 ما هي التوافقيات
السبب الجذري للتوافقيات هو التحميل المنفصل للنظام.عندما يتدفق تيار عبر الحمل، لا تكون هناك علاقة خطية مع الجهد المطبق، ويتدفق تيار آخر غير الموجة الجيبية، مما يولد توافقيات أعلى.الترددات التوافقية هي مضاعفات صحيحة للتردد الأساسي.وفقًا لمبدأ التحليل الذي وضعه عالم الرياضيات الفرنسي فورييه (M.Fourier)، يمكن تحليل أي شكل موجة متكرر إلى مكونات موجة جيبية بما في ذلك التردد الأساسي والتوافقيات لسلسلة من مضاعفات التردد الأساسية.التوافقيات هي أشكال موجية جيبية، وكل شكل موجة جيبية غالبًا ما يكون له تردد وسعة وزاوية طور مختلفة.يمكن تقسيم التوافقيات إلى توافقيات زوجية وفردية، فالأرقام الثالث والخامس والسابع هي توافقيات فردية، والأرقام الثاني والرابع عشر والسادس والثامن هي توافقيات زوجية.على سبيل المثال، عندما تكون الموجة الأساسية 50 هرتز، تكون التوافقية الثانية 10 هرتز، والموجة التوافقية الثالثة 150 هرتز.بشكل عام، التوافقيات الفردية أكثر ضررًا حتى من التوافقيات.في نظام متوازن ثلاثي الطور، بسبب التناظر، تم حذف حتى التوافقيات ولا توجد سوى التوافقيات الفردية.بالنسبة لحمل المقوم ثلاثي الطور، فإن التيار التوافقي هو 6n 1 التوافقي، مثل 5، 7، 11، 13، 17، 19، إلخ. يؤدي مفتاح التشغيل الناعم إلى التوافقيات الخامسة والسابعة.
1.2 المعايير ذات الصلة للتحكم التوافقي
يجب أن ينتبه التحكم التوافقي للعاكس إلى المعايير التالية: معايير مكافحة التداخل: EN50082-1، -2، EN61800-3: معايير الإشعاع: EN5008l-1، -2، EN61800-3.وخاصة IEC10003، IEC1800-3 (EN61800-3)، IEC555 (EN60555) وIEEE519-1992.
تحدد المعايير العامة لمكافحة التداخل EN50081 وEN50082 ومعيار محول التردد EN61800 (1ECl800-3) مستويات الإشعاع ومكافحة التداخل للمعدات العاملة في بيئات مختلفة.تحدد المعايير المذكورة أعلاه مستويات الإشعاع المقبولة في ظل ظروف بيئية مختلفة: المستوى L، بدون حدود للإشعاع.إنها مناسبة للمستخدمين الذين يستخدمون أجهزة التشغيل الناعمة في البيئات الطبيعية غير المتأثرة والمستخدمين الذين يقومون بحل قيود مصادر الإشعاع بأنفسهم.الفئة h هي الحد المحدد بواسطة EN61800-3، البيئة الأولى: توزيع الحد، البيئة الثانية.كخيار لمرشح التردد اللاسلكي، فإن المجهز بمرشح التردد اللاسلكي يمكن أن يجعل بداية التشغيل الناعمة تلبي المستوى التجاري، والذي يستخدم عادة في البيئة غير الصناعية.
2 تدابير التحكم التوافقي
يمكن إدارة المشاكل التوافقية، ويمكن قمع التداخل الإشعاعي وتداخل نظام إمداد الطاقة، ويمكن اعتماد التدابير الفنية مثل التدريع والعزل والتأريض والتصفية.
(1) تطبيق مرشح سلبي أو مرشح نشط؛
(2) ارفع المحول، وقلل من المعاوقة المميزة للدائرة، وافصل خط الطاقة؛
(3) استخدم بداية ناعمة خضراء، لا تلوث تيار النبض.
2.1 استخدام المرشحات السلبية أو النشطة
تعتبر المرشحات السلبية مناسبة لتغيير المعاوقة المميزة لتحويل مصادر الطاقة بترددات خاصة، وهي مناسبة للأنظمة المستقرة التي لا تتغير.المرشحات النشطة مناسبة لتعويض أحمال النظام المنفصلة.
المرشحات السلبية مناسبة للطرق التقليدية.ظهر المرشح السلبي أولاً بسبب هيكله البسيط والواضح، واستثمار المشروع المنخفض، وموثوقية التشغيل العالية، وتكلفة التشغيل المنخفضة.تظل الوسيلة الرئيسية لقمع التيارات النبضية.مرشح LC عبارة عن جهاز قمع توافقي سلبي عالي الترتيب.إنه مزيج مناسب من مكثفات المرشح والمفاعلات والمقاومات، ويتم توصيله على التوازي مع المصدر التوافقي عالي الترتيب.بالإضافة إلى وظيفة التصفية، لديها أيضًا وظيفة تعويض غير صالحة.هذه الأجهزة لديها بعض العيوب التي لا يمكن التغلب عليها.من السهل جدًا تحميل المفتاح بشكل زائد، وسوف يحترق عند التحميل الزائد، مما سيؤدي إلى تجاوز عامل الطاقة للمعايير والتعويض والعقاب.بالإضافة إلى ذلك، فإن المرشحات السلبية خارج نطاق السيطرة، لذلك بمرور الوقت، ستؤدي تغييرات التقصف الإضافية أو حمل الشبكة إلى تغيير رنين السلسلة وتقليل تأثير المرشح.والأهم من ذلك، أن المرشح السلبي يمكنه فقط تصفية مكون توافقي عالي الترتيب واحد (إذا كان هناك مرشح، يمكنه فقط تصفية التوافقي الثالث)، بحيث إذا تم ترشيح ترددات توافقية مختلفة عالية الترتيب، يمكن استخدام مرشحات مختلفة لزيادة استثمار المعدات.
هناك أنواع كثيرة من المرشحات النشطة في بلدان مختلفة في العالم، والتي يمكنها تتبع وتعويض تيارات النبض ذات الترددات والسعات المختلفة، ولن تتأثر خصائص التعويض بالمعاوقة المميزة لشبكة الطاقة.ولدت النظرية الأساسية لمرشحات هندسة الطاقة النشطة في الستينيات، وتلاها تحسين تكنولوجيا الدوائر المتكاملة ذات التحكم الكامل في طاقة الخرج الكبيرة والمتوسطة والصغيرة، وتحسين نظام التحكم في تعديل عرض النبض، والتوافقيات القائمة على نظرية الحمل التفاعلي للسرعة اللحظية.أدى الاقتراح الواضح لطريقة مراقبة السرعة اللحظية الحالية إلى التطور السريع لمرشحات هندسة الطاقة النشطة.مفهومها الأساسي هو مراقبة التيار التوافقي الناشئ من هدف التعويض، وتقوم معدات التعويض بإنشاء نطاق تردد من تيار التعويض بنفس الحجم والقطبية المعاكسة للتيار التوافقي، وذلك لتعويض تيار النبض الناتج عن تيار النبض مصدر الخط الأصلي، ثم قم بإجراء تيار شبكة الطاقة يتم تضمين الحصص الأساسية فقط.الجزء الرئيسي هو مولد الموجات التوافقية ونظام التحكم الآلي، أي أنه يعمل من خلال تقنية معالجة الصور الرقمية التي تتحكم في الصمام الثلاثي للطبقة العازلة السريعة.
في هذه المرحلة، في جانب التحكم الخاص بتيار النبض، ظهرت المرشحات السلبية والمرشحات النشطة في شكل تطبيقات تكميلية ومختلطة، مع الاستفادة الكاملة من مزايا المرشحات النشطة مثل البنية البسيطة والواضحة، وسهولة الصيانة، والتكلفة المنخفضة ، وأداء التعويض الجيد.فهو يتخلص من عيوب الحجم الكبير والتكلفة المتزايدة للمرشح النشط، ويجمع بين الاثنين معًا ليحصل برنامج النظام بأكمله على أداء ممتاز.
2.2 تقليل مقاومة الحلقة وقطع طريقة خط النقل
السبب الجذري للتوليد التوافقي يعود إلى استخدام الأحمال غير الخطية، لذلك الحل الأساسي هو فصل خطوط كهرباء الأحمال المولدة التوافقية عن خطوط كهرباء الأحمال الحساسة التوافقية.ينتج التيار المشوه الناتج عن الحمل غير الخطي انخفاضًا مشوهًا في الجهد على ممانعة الكابل، ويتم تطبيق شكل موجة الجهد المشوه المركب على الأحمال الأخرى المتصلة بنفس الخط، حيث تتدفق تيارات توافقية أعلى.ولذلك، يمكن أيضًا الحفاظ على التدابير الرامية إلى تقليل تلف تيار النبض عن طريق زيادة مساحة المقطع العرضي للكابل وتقليل ممانعة الحلقة.في الوقت الحاضر، يتم استخدام طرق مثل زيادة قدرة المحولات، وزيادة مساحة المقطع العرضي للكابلات، وخاصة زيادة مساحة المقطع العرضي للكابلات المحايدة، واختيار المكونات الوقائية مثل قواطع الدائرة والصمامات على نطاق واسع في الصين.ومع ذلك، لا يمكن لهذه الطريقة إزالة التوافقيات بشكل أساسي، ولكنها تقلل من خصائص ووظائف الحماية، وتزيد من الاستثمار، وتزيد من المخاطر الخفية في نظام إمداد الطاقة.قم بتوصيل الأحمال الخطية والأحمال غير الخطية من نفس مصدر الطاقة
تبدأ نقاط المخارج (PCCs) في إمداد الدائرة بالطاقة بشكل فردي، لذلك لا يمكن نقل الجهد الكهربي خارج الإطار من الأحمال المنفصلة إلى الحمل الخطي.هذا هو الحل الأمثل للمشكلة التوافقية الحالية.
2.3 تطبيق قوة العاكس الأخضر الزمردي دون التلوث التوافقي
معيار الجودة للعاكس الأخضر هو أن تيارات الإدخال والإخراج عبارة عن موجات جيبية، ويمكن التحكم في عامل طاقة الإدخال، ويمكن ضبط عامل الطاقة على 1 تحت أي حمل، ويمكن التحكم في تردد خرج تردد الطاقة بشكل تعسفي.يمكن لمفاعل التيار المتردد المدمج في محول التردد أن يثبط التوافقيات ويحمي جسر المقوم من تأثير الموجة الحادة اللحظية لجهد مصدر الطاقة.تظهر الممارسة أن التيار التوافقي بدون المفاعل أعلى بشكل واضح من التيار التوافقي مع المفاعل.من أجل تقليل التداخل الناتج عن التلوث التوافقي، تم تركيب مرشح للضوضاء في دائرة خرج محول التردد.عندما يسمح محول التردد بذلك، يتم تقليل التردد الحامل لمحول التردد.بالإضافة إلى ذلك، في محولات التردد عالية الطاقة، عادةً ما يتم استخدام تصحيح 12 نبضة أو 18 نبضة، وبالتالي تقليل المحتوى التوافقي في مصدر الطاقة عن طريق التخلص من التوافقيات المنخفضة.على سبيل المثال، 12 نبضة، أدنى التوافقيات هي التوافقيات 11، 13، 23، و25.وبالمثل، بالنسبة لـ 18 نبضة منفردة، فإن التوافقيات القليلة هي التوافقيات السابعة عشرة والتاسعة عشرة.
يمكن تلخيص التكنولوجيا التوافقية المنخفضة المستخدمة في البداية الناعمة على النحو التالي:
(1) يختار الضرب المتسلسل لوحدة إمداد الطاقة العاكس 2 أو حوالي 2 من وحدات إمداد الطاقة العاكس المتصلة بالسلسلة، ويزيل المكونات التوافقية وفقًا لتراكم شكل الموجة.
(2) تزداد دائرة المقوم.تستخدم المشغلات الناعمة لتعديل عرض النبض مقومات ذات 121 نبضة أو 18 نبضة أو 24 نبضة لتقليل تيارات النبض.
(3) إعادة استخدام وحدات الطاقة العاكسة على التوالي، باستخدام 30 وحدة طاقة عاكسة من سلسلة أحادية النبض وإعادة استخدام دائرة الطاقة، يمكن تقليل تيار النبض.
(4) استخدم طريقة جديدة لتعديل تحويل تردد التيار المستمر، مثل التعديل الماسي لمواد ناقل جهد التشغيل.في الوقت الحاضر، يعلق العديد من الشركات المصنعة للعاكس أهمية كبيرة على المشكلة التوافقية، ويضمن تقنيًا تخضير العاكس أثناء التصميم، ويحل المشكلة التوافقية بشكل أساسي.
3 - الخلاصة
بشكل عام، يمكننا أن نفهم بوضوح سبب التوافقيات.فيما يتعلق بالتشغيل الفعلي، يمكن للأشخاص اختيار مرشحات سلبية ومرشحات نشطة لتقليل المعاوقة المميزة للحلقة، وقطع المسار النسبي للنقل التوافقي، وتطوير وتطبيق مشغلات ناعمة خضراء دون تلوث توافقي، وتحويل التوافقيات الناعمة الناتجة عن يتم التحكم في المبدئ ضمن نطاق صغير.