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直流调速器电磁噪声解决方式

时间:2018-10-18 | 作者:绿波杰能

  直流调速器多采用相控(6脉冲)桥式整流电路,但是此种整流电路在实现直流电能与交流电能之间的相互变换过程时,会出现功率因数偏低,并因此而导致线路损耗偏大,从而使得电网的容量得不到充分的利用;同时,相控桥式整流电路运行过程中产生的电磁噪声,会直接注入电网,进而导致电网噪声谐波过大产生电磁干扰的现象,同时还会导致感应电机出现力矩扰动和电磁材料出现涡流损耗等不良的后果。


一、直流调速器电磁噪声所引发的系列问题
  直流调速器在运行过程中产生的谐波电流在电源系统内及装置内都会一系列的问题。
1、电压畸变
  因为电源系统有内阻抗,所以谐波负荷电流将造成电压波形的谐波电压畸变。电源系统内阻抗有两个组成部分:电源接口PCC以后的电气装置内部电缆线路的阻抗和PCC以前电源系统内的阻抗。
  由直流调速器引起的畸变负荷电流在电缆的阻抗上会产生一个畸变的电压降。合成的畸变电压波形叠加到与此同一电路上所接的全部其它负荷上,引起谐波电流的流过。
2、过零噪声
  许多电子控制器要检测电压的过零点,以确定负荷的接通时刻。这样做是为了在电压过零时接通感性负荷,以避免产生瞬态过电压,从而可以减少电磁干肉啊和半导体开关器件上的电压冲击。挡在电源上有高次谐波或瞬态过电压时,在过零处电压的变化率就很高,且难于判定,从而导致误动作。实际上,在每个半波里可有多个过零点。
3、中性线过热
  在中性点直接接地的三相四线式供电系统中,当负荷产生3N次谐波电流时,中性线上将流过各相3N次谐波电流的和。入当时三相负荷不平衡时,中性线上流经的电流会更大。绿波杰能最近研究实验发现中性线电流会可能大于任何一相的相电流,造成中性线导线过热,增加了线路损耗,甚至会烧断导线。
4、变压器温升过高
  接线为Yyn的变压器,其二次侧负荷产生3N次谐波电流时,其中性线上除了含有三相负荷不平衡时的电流综合外,还将流过3N次谐波电流的代数和,并将谐波电流通过变压器一次侧流入电网,所有的谐波电流都会增加变压器的电能损耗,并增加变压器的温升。
5、引起剩余电流断路器的误动作
  剩余电流断路器是根据通过零序互感器的电流之和来动作的,如果电流之和大于额定的限值,它就将脱扣切断电源。出现谐波时,剩余电流断路器误动作的两个原因:一是因为剩余电流断路器是一种机电器件,有时不能准确检测出高频分量的和,就会误跳闸;二是由于谐波电流的缘故,流过电路的电流会比计算所得或简单测得的值要大。大多数的便携式测量仪表并不能测出真实的电流均方根而只是平均值,然后假设波形是纯正的正弦波,再乘一个校正系数而得出读数。在有谐波时,这样读出的结果可能比真实数值要低得多,这就意味着脱扣器是被整定在一个十分低的数值上。
6、影响供电电源
  由畸变电流造成的电压畸变取决于电源阻抗,电源阻抗越大,则由同一电流畸变所造成的电压畸变就会越大。对于10次以下的谐波而言,供电网络通常是感性的,所以,电源阻抗就和频率成正比,谐波次数越高,所造成的畸变就越大。通常不可能减小供电系统的阻抗,所以需要采用别的办法来保证电压畸变不超过其限值。

二、直流调速器电磁噪声抑制办法
1、消除电压畸变
  把直流调速器等非线性负荷的供电线路与对谐波敏感的负荷的供电线路分开,线性负荷与直流调速器等非线性负荷从同一电源接口点开始由不同的电路馈电,使直流调速器等非线性负荷产生的畸变电压不会传导到线性负荷上去。
2、消除中性线过热
  可以采用增大三相四线式供电系统的导线截面积的方式,最低要求要使用与相线截面积相等的导线,最好是线性线径2倍的导线。
3、 安装MLAD-GFC系列泛用进阶谐波滤波器
  直流调速器产生的谐波的形状很分明,可以用MLAD-GFC系列泛用进阶谐波滤波器来降低谐波电流。

绿波杰能MLAD-GFC系列泛用进阶谐波滤波器滤波效果对比图

绿波杰能MLAD-GFC系列泛用进阶谐波滤波器滤波效果对比图

4、加装隔离变压器
  均衡的三次谐波电流传回到电源去的时候,可以用一台Dyn接法的隔离变压器来削弱。使用这种隔离变压器时,通常还会装设一个旁路的电路,以避免在对隔离变压器进行维护时,导致不能给负荷供电。
  在重要的配电系统中,隔离变压器就地装在每一个配电盘上,使3N次谐波电流与配电系统相隔离。隔离变压器要适当提高额定值,否则也会产生电压畸变和过热。
5、安装MLAD-APF系列有源电力谐波滤波器
  由直流调速器等产生的边频带和谐波,不能用普通的滤波器来实现较好的滤除,这是因为边频带上的频率是随直流调速器的速度而变化的,并且时常会较接近基波频率。MLAD-APF系列有源电力谐波滤波器与供电系统是并联关系,它只控制谐波电流,基波电流并不流过MLAD-APF系列有源电力谐波滤波器,因此,她就能较好的滤除直流调速器的边频带上的谐波电流。


三、直流调速器电磁噪声抑制器件综合比较

绿波杰能产品名称 绿波杰产品系列 安装位置 滤波效果 占地面积 投资额
直流调速器专用滤波器 MLAD-DPF 进线侧 30~50% 较低
直流调速器专用电抗器 MLAD-DPR 进线侧 30~50% 较低
磁环滤波器 MLAD-MR 进线侧 <30%
零相电抗器 MLAD-ZR 进线侧 <30%
直流调速器专用滤波器柜 MLAD-DPFC 进线侧 ≤95%
泛用进阶谐波滤波器柜 MLAD-GFC 进线侧 ≤95% 较大
抗谐型智能电容器 MLAD-HIC 进线侧 ≤75% 较大 较高
有源电力谐波滤波器 MLAD-APF 进线侧 ≤99% 很高


四、直流电机调速原理
  当改变励磁电流时,就可以改变磁通量的大小,从而达到变磁通调速的目的。由于励磁线圈发热和电动机饱和的限制,电动机的励磁电流和磁通量只能在低于其额定值的范围内调节,也就是说,只能是弱磁调速。
  而对于调节电枢外加R时,会使机械特性变软,导致电机带负载能力减弱。
  当改变电枢电压,理想空载转速随电枢电压升降而发生相应的升降变化。不同电枢电压的机械特性曲线相互平行,说明其硬度不随电枢电压的变化而变化,电机带负载能力恒定。当我们平滑调节他励直流电机电枢两端电压时,可实现电机的无级调速。

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