Elektrika.cz, reportážní portál instalační elektrotechniky, vyhlášky, schémata zapojení .

 
Oddíly
reklama
Bleskovky
Osobní nástroje
FUTURE okénko - V nejbližších dnech se zde dočtete ...
  • Svůj pohled na sousední megaveletrh Light+Building ve Frankfurtu popisuje český elektrikář. Nezůstává pouze u jednoho selfie o své přítomnosti v Německu a prozrazuje proč se vydal tak daleko. Čím ho to obohatilo? Jak se dívá na budoucnost veletržních ...

ABB: Měniče frekvence s nízkým obsahem harmonických


Document Actions
ABB: Měniče frekvence s nízkým obsahem harmonických
Zajímavou novinkou v nabídce měničů frekvence firmy ABB jsou měniče s nízkým obsahem harmonických (low harmonics drives). V loňském roce natolik zaujaly odbornou veřejnost, že vyhrály s naprostou převahou první místo ...
Komerční sdělení, ze dne: 29.06.2007

Zajímavou novinkou v nabídce měničů frekvence firmy ABB jsou měniče s nízkým obsahem harmonických (low harmonics drives). V loňském roce natolik zaujaly odbornou veřejnost, že vyhrály s naprostou převahou první místo v hodnocení čtenářů časopisu CSE (Consulting-Specifying Engine­er Magazine). Měniče frekvence ABB byly vyhlášeny produktem roku v kategorii motory, spouštěče a měniče frekvence.

Princip
Konstruktéři měničů frekvence firmy ABB došli na základě sledování trhu a potřeb zákazníků k velmi zajímavému závěru. Často se stávalo, že zákazníci kupovali rekuperační měniče frekvence jen pro nízký obsah harmonických, aniž by využívali jejich rekuperační funkci.


Klik pro větší náhled.
Obr. 1. Průběhy proudů

Proto bylo rozhodnuto vytvořit měnič s nízkým obsahem harmonických, avšak bez rekuperace či brzdění. Vznikl tak kompaktní produkt, který nevyžaduje transformátor s více vinutími, filtry ani další prvky pro potlačení harmonických, čímž se významně spoří kabeláž a zastavěný prostor.
Byla použita tři osvědčená řešení. Prvním z nich je aktivní vstupní sekce ASU (Active Supply Unit), která je typická pro čtyřkvadrantové měniče umožňující rekuperaci. Standardní vstupní diodový usměrňovač je nahrazen prvky IGBT (lnsulated Gate Bipolar Transistor, bipolární tranzistor s izolovaným hradlem). Použité řízení ASU umožňuje, aby byly síťový proud a napětí ve fázi s téměř sinusovým průběhem (obr. 1). Výsledkem je velmi nízký obsah harmonických a vynikající účiník blížící se jedné. Pojistky, napájecí kabely a transformátor vn/nn vycházejí z důvodu nízkého harmonického zkreslení menší. Navíc díky ASU  je možné podle potřeby zvyšovat napětí ve stejnosměrném meziobvodu a kompenzovat kolísání napětí v síti.


Klik pro větší náhled.
Obr. 2. Porovnání s měniči s nízkým obsahem harmonických

Další dvě použitá řešení jsou filtry LCL a DTC (Direct Torque Control, přímé řízení momentu). Ty společně s ASU umožňují eliminovat harmonické v celém rozsahu frekvencí, což odlišuje nový měnič ABB s nízkým obsahem harmonických od ostatních měničů frekvence na trhu. Filtry LCL odstraňují vyšší frekvence, DTC ve vstupním usměrňovači se uplatňuje při odstraňování frekvencí do 1kHz. Princip řízení DTC se používá u střídačů ABB od roku 1994 a zaručuje plynulé a přesné řízení momentu v celém rozsahu otáček. Pro měniče s nízkých obsahem harmonických bylo DTC modifikováno i na regulaci vstupního proudu, takže kompenzuje kolísání napětí, vyrovnává prudké poklesy a udržuje sinusový tvar proudu.


Obr. 3. Závěsný měnič frekvence ACS 800-31

Pro potlačení harmonických je velkou předností, že DTC nepoužívá v principu pevnou spínací frekvenci, ale spíná pouze, vyžaduje-li to aktuální stav. Při tom to způsobu řízení nevznikají špičky na u rčitých frekvencích, což snižuje riziko oscilací sítě. Navíc je řízení tak rychlé, že tlumí vznik možných oscilací a zjednodušuje návrh filtrů. Filtry LCL se skládají ze dvou třífázových tlumivek a kondenzátorů zapojených mezi těmito tlumivkami do trojúhelníku. Konstrukčně jsou integrovanou součástí síťového střídače, takže není třeba počítat s jejich dodatečnou instalací vně měniče.

Porovnání s jinými způsoby potlačení harmonických
Měniče s nízkým obsahem harmonických s ASU mají proudové zkreslení 3,5 až 4,5%. Celková účinnost měniče je nepatrně nižší než u měniče s diodovým vstupním usměrňovačem. Prostředky pro potlačení harmonických jsou však přímo součástí měniče, takže není třeba počítat se ztrátami na dalších zařízeních.


Obr. 4. Skříňový měnič frekvence ACS 800-37

U měničů se šesti pulsními diodovými usměrňovači se pro potlačení harmonických používají tlumivky na vstupní střídavé straně nebo ve stejnosměrném meziobvodu; tím se snižuje celkové harmonické zkreslení THD (Total Harmonie Distortion) z více než 80% na teoretickou hodnotu 20% v závislosti na impedanci zdroje. Tento způsob je levnější, ale jeho nevýhodou je, že zvýšení impedance síťové tlumivky neredukuje harmonické lineárně s její velikostí, takže další zvyšování hodnoty indukčnosti tlumivky má na zlepšení harmonických minimální vliv.
Další možný způsob potlačení harmonických je vícepulsní zapojení vstupního usměrňovače (dvanácti-, osmnácti-, čtyřiadvacetipulsní) namísto šesti pulsního, které má harmonické zkreslení více než 30%. THD se pohybuje od 3 do 15% podle počtu pulsů, nesymetrie sítě a přesnosti konstrukce transformátoru. Transformátory však musí mít na sekundární straně více vinutí. Systém tak zabírá více místa a má o něco menší účiník v porovnání s ostatními způsoby. Srovnání s měniči s nízkým obsahem harmonických (ACS 800-31/37) je na obr. 2.


Obr. 5 Příklad aplikace - ventilátory

Pasivní filtry z tlumivek a kondenzátorů se často používají na filtraci třetí, páté a sedmé harmonické. Mohou však způsobovat rezonanci v síti a překompenzování a poklesy napětí, a snižovat tak výkon pohonu.

Produktová řada
Měniče frekvence s nízkým obsahem harmonických rozšiřují nabídku nízkonapěťových měničů řady ACS 800. V závěsném provedení nesou označení ACS 800-31 a jsou určeny pro výkony 5,5 až 110kW (obr. 3). Skříňové provedení má označení ACS 800-37 a rozsah výkonu 45 až 2800kW (obr. 4).


Obr. 6. Příklad aplikace - petrochemický průmysl

Měniče frekvence s nízkým obsahem harmonických jistě najdou uplatnění všude tam, kde je nezbytné efektivně řešit otázku harmonických (obr. 5 a obr. 6).
Více informací získáte zde.

Ing. Naděžda Pavelková
Produktový manažer ABB s.r.o.

 
 

 

TEXT Z OBLASTÍ SOUVISEJÍCÍ KONTAKT
ABB s.r.o.
Zaslání vizitky
Zobrazit záznam v adresáři


Terminolog
Týdenní přehled
Přihlašte si pravidelné zasílání týdenního přehledu
Vyhledávání
Hledaný text zadávejte prosím s diakritikou



Panacek
Autor článku
reklama
Tiráž

Neomezený náklad pro česky a slovensky hovořící elektrotechnickou inteligenci.

ISSN 1212-9933