फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर्स को हार्मोनिक्स का नुकसान, फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर्स की हार्मोनिक नियंत्रण योजना

औद्योगिक उत्पादन में वैरिएबल स्पीड ट्रांसमिशन सिस्टम उद्योग में फ़्रीक्वेंसी कन्वर्टर्स का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।इन्वर्टर रेक्टिफायर सर्किट की पावर स्विचिंग विशेषताओं के कारण, इसकी स्विचिंग पावर सप्लाई पर एक विशिष्ट असतत सिस्टम लोड उत्पन्न होता है।फ़्रीक्वेंसी कनवर्टर आमतौर पर साइट पर कंप्यूटर और सेंसर जैसे अन्य उपकरणों के साथ एक साथ काम करता है।ये उपकरण अधिकतर आस-पास स्थापित होते हैं और एक-दूसरे को प्रभावित कर सकते हैं।इसलिए, फ़्रीक्वेंसी कनवर्टर द्वारा प्रस्तुत पावर इलेक्ट्रॉनिक उपकरण सार्वजनिक पावर ग्रिड में महत्वपूर्ण हार्मोनिक स्रोतों में से एक है, और पावर इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों द्वारा उत्पन्न हार्मोनिक प्रदूषण स्वयं पावर इलेक्ट्रॉनिक प्रौद्योगिकी के विकास में मुख्य बाधा बन गया है।

1.1 हार्मोनिक्स क्या हैं?
हार्मोनिक्स का मूल कारण असतत सिस्टम लोडिंग है।जब लोड के माध्यम से करंट प्रवाहित होता है, तो लागू वोल्टेज के साथ कोई रैखिक संबंध नहीं होता है, और साइन तरंग के अलावा अन्य करंट प्रवाहित होता है, जो उच्च हार्मोनिक्स उत्पन्न करता है।हार्मोनिक आवृत्तियाँ मौलिक आवृत्ति के पूर्णांक गुणज हैं।फ्रांसीसी गणितज्ञ फूरियर (एम.फूरियर) के विश्लेषण सिद्धांत के अनुसार, किसी भी दोहराए जाने वाले तरंग को मौलिक आवृत्ति गुणकों की एक श्रृंखला के मौलिक आवृत्ति और हार्मोनिक्स सहित साइन तरंग घटकों में विघटित किया जा सकता है।हार्मोनिक्स साइनसॉइडल तरंगरूप हैं, और प्रत्येक साइनसॉइडल तरंगरूप में अक्सर एक अलग आवृत्ति, आयाम और चरण कोण होता है।हार्मोनिक्स को सम और विषम हार्मोनिक्स में विभाजित किया जा सकता है, तीसरी, पाँचवीं और सातवीं संख्याएँ विषम हार्मोनिक्स हैं, और दूसरी, चौदहवीं, छठी और आठवीं संख्याएँ सम हार्मोनिक्स हैं।उदाहरण के लिए, जब मौलिक तरंग 50Hz है, तो दूसरा हार्मोनिक 10Hz है, और तीसरा हार्मोनिक 150Hz है।सामान्य तौर पर, विषम हार्मोनिक्स सम हार्मोनिक्स की तुलना में अधिक हानिकारक होते हैं।एक संतुलित तीन-चरण प्रणाली में, समरूपता के कारण, सम हार्मोनिक्स को समाप्त कर दिया गया है और केवल विषम हार्मोनिक्स मौजूद हैं।तीन-चरण रेक्टिफायर लोड के लिए, हार्मोनिक करंट 6n 1 हार्मोनिक है, जैसे 5, 7, 11, 13, 17, 19, आदि। सॉफ्ट स्टार्टर कुंजी 5वें और 7वें हार्मोनिक्स का कारण बनती है।
1.2 हार्मोनिक नियंत्रण के लिए प्रासंगिक मानक
इन्वर्टर हार्मोनिक नियंत्रण को निम्नलिखित मानकों पर ध्यान देना चाहिए: हस्तक्षेप-विरोधी मानक: EN50082-1, -2, EN61800-3: विकिरण मानक: EN5008l-1, -2, EN61800-3।विशेषकर IEC10003, IEC1800-3 (EN61800-3), IEC555 (EN60555) और IEEE519-1992।
सामान्य हस्तक्षेप-विरोधी मानक EN50081 और EN50082 और आवृत्ति कनवर्टर मानक EN61800 (1ECl800-3) विभिन्न वातावरणों में काम करने वाले उपकरणों के विकिरण और हस्तक्षेप-विरोधी स्तरों को परिभाषित करते हैं।उपर्युक्त मानक विभिन्न पर्यावरणीय परिस्थितियों में स्वीकार्य विकिरण स्तरों को परिभाषित करते हैं: स्तर एल, कोई विकिरण सीमा नहीं।यह उन उपयोगकर्ताओं के लिए उपयुक्त है जो अप्रभावित प्राकृतिक वातावरण में सॉफ्ट स्टार्टर का उपयोग करते हैं और जो उपयोगकर्ता विकिरण स्रोत प्रतिबंधों को स्वयं हल करते हैं।कक्षा h EN61800-3 द्वारा निर्दिष्ट सीमा है, पहला वातावरण: सीमा वितरण, दूसरा वातावरण।रेडियो फ़्रीक्वेंसी फ़िल्टर के विकल्प के रूप में, रेडियो फ़्रीक्वेंसी फ़िल्टर से सुसज्जित सॉफ्ट स्टार्टर को व्यावसायिक स्तर को पूरा कर सकता है, जिसका उपयोग आमतौर पर गैर-औद्योगिक वातावरण में किया जाता है।
2 हार्मोनिक नियंत्रण उपाय
हार्मोनिक समस्याओं को प्रबंधित किया जा सकता है, विकिरण हस्तक्षेप और बिजली आपूर्ति प्रणाली हस्तक्षेप को दबाया जा सकता है, और परिरक्षण, अलगाव, ग्राउंडिंग और फ़िल्टरिंग जैसे तकनीकी उपायों को अपनाया जा सकता है।
(1) निष्क्रिय फ़िल्टर या सक्रिय फ़िल्टर लागू करें;
(2) ट्रांसफार्मर को उठाएं, सर्किट की विशेषता प्रतिबाधा को कम करें, और बिजली लाइन को डिस्कनेक्ट करें;
(3) हरे नरम स्टार्टर का उपयोग करें, कोई पल्स करंट प्रदूषण नहीं।
2.1 निष्क्रिय या सक्रिय फ़िल्टर का उपयोग करना
निष्क्रिय फिल्टर विशेष आवृत्तियों पर बिजली आपूर्ति स्विच करने की विशेषता प्रतिबाधा को बदलने के लिए उपयुक्त हैं, और उन प्रणालियों के लिए उपयुक्त हैं जो स्थिर हैं और बदलते नहीं हैं।सक्रिय फ़िल्टर अलग-अलग सिस्टम लोड की भरपाई के लिए उपयुक्त हैं।
निष्क्रिय फ़िल्टर पारंपरिक तरीकों के लिए उपयुक्त हैं।निष्क्रिय फ़िल्टर अपनी सरल और स्पष्ट संरचना, कम परियोजना निवेश, उच्च संचालन विश्वसनीयता और कम संचालन लागत के कारण सबसे पहले सामने आया।वे स्पंदित धाराओं को दबाने का प्रमुख साधन बने हुए हैं।एलसी फ़िल्टर एक पारंपरिक निष्क्रिय उच्च-क्रम हार्मोनिक दमन उपकरण है।यह फिल्टर कैपेसिटर, रिएक्टर और रेसिस्टर्स का एक उपयुक्त संयोजन है, और उच्च-क्रम हार्मोनिक स्रोत के साथ समानांतर में जुड़ा हुआ है।फ़िल्टरिंग फ़ंक्शन के अलावा, इसमें एक अमान्य क्षतिपूर्ति फ़ंक्शन भी है।ऐसे उपकरणों में कुछ दुर्गम कमियाँ हैं।चाबी को ओवरलोड करना बहुत आसान है, और ओवरलोड होने पर यह जल जाएगी, जिससे पावर फैक्टर मानक, मुआवजे और सजा से अधिक हो जाएगा।इसके अलावा, निष्क्रिय फ़िल्टर नियंत्रण से बाहर हैं, इसलिए समय के साथ, अतिरिक्त उत्सर्जन या नेटवर्क लोड परिवर्तन श्रृंखला अनुनाद को बदल देंगे और फ़िल्टर प्रभाव को कम कर देंगे।इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि निष्क्रिय फ़िल्टर केवल एक उच्च-क्रम वाले हार्मोनिक घटक को फ़िल्टर कर सकता है (यदि कोई फ़िल्टर है, तो यह केवल तीसरे हार्मोनिक को फ़िल्टर कर सकता है), ताकि यदि विभिन्न उच्च-क्रम वाले हार्मोनिक आवृत्तियों को फ़िल्टर किया जाए, तो बढ़ाने के लिए विभिन्न फ़िल्टर का उपयोग किया जा सकता है उपकरण निवेश.
दुनिया के विभिन्न देशों में कई प्रकार के सक्रिय फिल्टर हैं, जो विभिन्न आवृत्तियों और आयामों की पल्स धाराओं को ट्रैक और क्षतिपूर्ति कर सकते हैं, और क्षतिपूर्ति विशेषताएँ पावर ग्रिड की विशेषता प्रतिबाधा से प्रभावित नहीं होंगी।सक्रिय पावर इंजीनियरिंग फिल्टर का मूल सिद्धांत 1960 के दशक में पैदा हुआ था, इसके बाद बड़े, मध्यम और छोटे आउटपुट पावर पूर्ण-नियंत्रण एकीकृत सर्किट प्रौद्योगिकी में सुधार, पल्स चौड़ाई मॉड्यूलेशन नियंत्रण प्रणाली में सुधार और हार्मोनिक्स पर आधारित था। तात्कालिक गति प्रतिक्रियाशील भार सिद्धांत।वर्तमान तात्कालिक गति निगरानी पद्धति के स्पष्ट प्रस्ताव से सक्रिय पावर इंजीनियरिंग फिल्टर का तेजी से विकास हुआ है।इसकी मूल अवधारणा क्षतिपूर्ति लक्ष्य से उत्पन्न होने वाली हार्मोनिक धारा की निगरानी करना है, और क्षतिपूर्ति उपकरण हार्मोनिक धारा के समान आकार और विपरीत ध्रुवता के साथ क्षतिपूर्ति धारा का एक आवृत्ति बैंड बनाता है, ताकि पल्स धारा के कारण होने वाली पल्स धारा को ऑफसेट किया जा सके। मूल लाइन का स्रोत, और फिर विद्युत नेटवर्क का वर्तमान बनाना केवल मौलिक सेवाएँ शामिल हैं।मुख्य भाग हार्मोनिक तरंग जनरेटर और स्वचालित नियंत्रण प्रणाली है, यानी यह डिजिटल इमेज प्रोसेसिंग तकनीक के माध्यम से काम करता है जो रैपिड इंसुलेटिंग लेयर ट्रायोड को नियंत्रित करता है।
इस स्तर पर, विशेष पल्स वर्तमान नियंत्रण के पहलू में, निष्क्रिय फिल्टर और सक्रिय फिल्टर पूरक और मिश्रित अनुप्रयोगों के रूप में सामने आए हैं, जिससे सरल और स्पष्ट संरचना, आसान रखरखाव, कम लागत जैसे सक्रिय फिल्टर के फायदों का पूरा उपयोग होता है। , और अच्छा मुआवज़ा प्रदर्शन।यह बड़ी मात्रा के दोषों और सक्रिय फ़िल्टर की बढ़ी हुई लागत से छुटकारा दिलाता है, और पूरे सिस्टम सॉफ़्टवेयर को उत्कृष्ट प्रदर्शन प्राप्त करने के लिए दोनों को एक साथ जोड़ता है।
2.2 लूप की प्रतिबाधा कम करें और ट्रांसमिशन लाइन विधि को काट दें
हार्मोनिक उत्पादन का मूल कारण गैर-रेखीय भार के उपयोग के कारण होता है, इसलिए, मूल समाधान हार्मोनिक-उत्पन्न भार की विद्युत लाइनों को हार्मोनिक-संवेदनशील भार की विद्युत लाइनों से अलग करना है।नॉनलाइनियर लोड द्वारा उत्पन्न विकृत धारा केबल के प्रतिबाधा पर एक विकृत वोल्टेज ड्रॉप उत्पन्न करती है, और संश्लेषित विकृत वोल्टेज तरंग को उसी लाइन से जुड़े अन्य भारों पर लागू किया जाता है, जहां उच्च हार्मोनिक धाराएं प्रवाहित होती हैं।इसलिए, केबल के क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र को बढ़ाकर और लूप प्रतिबाधा को कम करके पल्स करंट क्षति को कम करने के उपायों को भी बनाए रखा जा सकता है।वर्तमान में, ट्रांसफार्मर की क्षमता बढ़ाना, केबलों के क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र को बढ़ाना, विशेष रूप से तटस्थ केबलों के क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र को बढ़ाना और सर्किट ब्रेकर और फ़्यूज़ जैसे सुरक्षात्मक घटकों का चयन करना चीन में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।हालाँकि, यह विधि मौलिक रूप से हार्मोनिक्स को समाप्त नहीं कर सकती है, लेकिन सुरक्षा विशेषताओं और कार्यों को कम करती है, निवेश बढ़ाती है, और बिजली आपूर्ति प्रणाली में छिपे खतरों को बढ़ाती है।एक ही बिजली आपूर्ति से रैखिक भार और गैर-रेखीय भार को कनेक्ट करें
आउटलेट के बिंदु (पीसीसी) सर्किट को व्यक्तिगत रूप से बिजली की आपूर्ति करना शुरू करते हैं, इसलिए अलग-अलग भार से आउट-ऑफ-फ़्रेम वोल्टेज को रैखिक लोड में स्थानांतरित नहीं किया जा सकता है।यह वर्तमान हार्मोनिक समस्या का एक आदर्श समाधान है।
2.3 हार्मोनिक प्रदूषण के बिना पन्ना हरी इन्वर्टर पावर लागू करें
हरे इन्वर्टर का गुणवत्ता मानक यह है कि इनपुट और आउटपुट धाराएं साइन तरंगें हैं, इनपुट पावर फैक्टर नियंत्रणीय है, पावर फैक्टर को किसी भी लोड के तहत 1 पर सेट किया जा सकता है, और पावर फ्रीक्वेंसी की आउटपुट आवृत्ति को मनमाने ढंग से नियंत्रित किया जा सकता है।फ़्रीक्वेंसी कनवर्टर का अंतर्निर्मित एसी रिएक्टर हार्मोनिक्स को अच्छी तरह से दबा सकता है और बिजली आपूर्ति वोल्टेज की तात्कालिक खड़ी लहर के प्रभाव से रेक्टिफायर ब्रिज की रक्षा कर सकता है।अभ्यास से पता चलता है कि रिएक्टर के बिना हार्मोनिक धारा रिएक्टर की तुलना में स्पष्ट रूप से अधिक है।हार्मोनिक प्रदूषण के कारण होने वाले हस्तक्षेप को कम करने के लिए, आवृत्ति कनवर्टर के आउटपुट सर्किट में एक शोर फ़िल्टर स्थापित किया जाता है।जब आवृत्ति कनवर्टर अनुमति देता है, तो आवृत्ति कनवर्टर की वाहक आवृत्ति कम हो जाती है।इसके अलावा, उच्च-शक्ति आवृत्ति कनवर्टर्स में, 12-पल्स या 18-पल्स सुधार का उपयोग आमतौर पर किया जाता है, जिससे कम हार्मोनिक्स को समाप्त करके बिजली आपूर्ति में हार्मोनिक सामग्री को कम किया जाता है।उदाहरण के लिए, 12 पल्स, सबसे कम हार्मोनिक्स 11वें, 13वें, 23वें और 25वें हार्मोनिक्स हैं।इसी प्रकार, 18 एकल पल्स के लिए, कुछ हार्मोनिक्स 17वें और 19वें हार्मोनिक्स हैं।
सॉफ्ट स्टार्टर्स में उपयोग की जाने वाली कम हार्मोनिक तकनीक को निम्नानुसार संक्षेपित किया जा सकता है:
(1) इन्वर्टर बिजली आपूर्ति मॉड्यूल की श्रृंखला गुणन 2 या लगभग 2 श्रृंखला से जुड़े इन्वर्टर बिजली आपूर्ति मॉड्यूल का चयन करता है, और तरंग संचय के अनुसार हार्मोनिक घटकों को समाप्त करता है।
(2) रेक्टिफायर सर्किट बढ़ता है।पल्स चौड़ाई मॉड्यूलेशन सॉफ्ट स्टार्टर पल्स धाराओं को कम करने के लिए 121-पल्स, 18-पल्स या 24-पल्स रेक्टिफायर का उपयोग करते हैं।
(3) श्रृंखला में इन्वर्टर पावर मॉड्यूल का पुन: उपयोग, 30 एकल-पल्स श्रृंखला इन्वर्टर पावर मॉड्यूल का उपयोग करके और पावर सर्किट का पुन: उपयोग करके, पल्स करंट को कम किया जा सकता है।
(4) एक नई डीसी आवृत्ति रूपांतरण मॉड्यूलेशन विधि का उपयोग करें, जैसे कि कार्यशील वोल्टेज वेक्टर सामग्री का डायमंड मॉड्यूलेशन।वर्तमान में, कई इन्वर्टर निर्माता हार्मोनिक समस्या को बहुत महत्व देते हैं, और तकनीकी रूप से डिजाइन के दौरान इन्वर्टर की हरियाली सुनिश्चित करते हैं, और मौलिक रूप से हार्मोनिक समस्या का समाधान करते हैं।
3 निष्कर्ष
सामान्य तौर पर, हम हार्मोनिक्स के कारण को स्पष्ट रूप से समझ सकते हैं।वास्तविक संचालन के संदर्भ में, लोग लूप की विशेषता प्रतिबाधा को कम करने के लिए निष्क्रिय फिल्टर और सक्रिय फिल्टर का चयन कर सकते हैं, हार्मोनिक ट्रांसमिशन के सापेक्ष पथ को काट सकते हैं, हार्मोनिक प्रदूषण के बिना हरे नरम स्टार्टर को विकसित और लागू कर सकते हैं, और नरम को चालू कर सकते हैं। स्टार्टर को एक छोटी सीमा के भीतर नियंत्रित किया जाता है।