Основные характеристики
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.
Способы снижения гармоник
Для исключения возможных проблем и удовлетворения нормам и правилам существует несколько способов борьбы с гармоническими искажениями в частотно-регулируемом приводе:
- АС дроссель
- Встроенные DC-дроссель
- Мультипульсный выпрямитель (12 и 18-пульсный)
- Активный фильтр
- Пассивный фильтр
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.
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
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.
Danfoss предлагает следующие способы снижения гармоник:
Встроенный DC-фильтр
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.
Дополнительная фильтрация
Дополнительно, для ещё большего снижения уровня гармонического искажения тока можно использовать внешние входные пассивные фильтры гармоник двух типов:
• AHF 005 – снижает искажение тока до 5%
• AHF 010 — снижает искажение тока до 10%
Величина гармонического искажения тока (THID)
| VLT Drives с AHF 005 | < 5% |
| 18-пульсный выпрямитель | 4-7% |
| Активный фильтр | 3-8% |
| VLT Drives с 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 | 60-80% |
Преимущества 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
- просто использовать для модернизации
- специально сконструированы для ПЧ Danfoss
- пассивный фильтр – не требует обслуживания
- простой подбор