Frekans dönüştürücü için giriş ve çıkış filtreleri — amaç, çalışma prensibi, bağlantı, özellikler

Frekans dönüştürücüler, 50 Hz frekanslı alternatif akımla çalışan diğer birçok elektronik dönüştürücü gibi, yalnızca cihazları aracılığıyla tüketilen akımın şeklini bozar: akım, gerilime doğrusal olarak bağlı değildir, çünkü girişteki doğrultucu cihaz genellikle gelenekseldir, yani kontrol edilemez. Benzer şekilde, frekans dönüştürücünün çıkış akımı ve voltajı da bozuk bir biçimde farklılık gösterir, PWM invertörünün çalışması nedeniyle birçok harmoniğin varlığı.

Sonuç olarak, motorun statorunu bu kadar bozuk bir akımla düzenli olarak besleme sürecinde, yalıtımı daha hızlı eskir, yataklar bozulur, motorun gürültüsü artar, sargıların termik ve elektriksel olarak hasar görme olasılığı artar. Ve ağdan gelen güç kaynağı için frekans dönüştürücü, bu durum her zaman aynı ağ tarafından desteklenen diğer ekipmanlara zarar verebilecek parazitlerin varlığıyla doludur.

Yukarıda açıklanan sorunlardan kurtulmak için, frekans dönüştürücülere ve motorlara, hem güç şebekesinin kendisini hem de bu frekans dönüştürücü tarafından çalıştırılan motoru zararlı etkenlerden koruyan ek giriş ve çıkış filtreleri takılır.

Giriş filtreleri, doğrultucu ve frekans dönüştürücünün PWM çeviricisi tarafından üretilen gürültüyü bastıracak ve böylece ağı koruyacak şekilde tasarlanmıştır ve çıkış filtreleri, motorun kendisini frekans dönüştürücünün PWM çeviricisi tarafından üretilen gürültüden koruyacak şekilde tasarlanmıştır. . Giriş filtreleri bobinler ve EMI filtreleridir ve çıkış filtreleri ortak mod filtreleri, motor bobinleri, sinüs filtreleri ve dU/dt filtreleridir.

doğrusal jikle

Şebeke ve frekans dönüştürücü arasına bağlı jikle kısma hattı, bir tür tampon görevi görür. Doğrusal bobin, frekans dönüştürücüden ağa daha yüksek harmonikleri (250, 350, 550 Hz ve daha fazla) iletmezken, dönüştürücünün kendisini ağdaki voltaj yükselmelerinden, frekans dönüştürücüdeki geçişler sırasındaki akım dalgalanmalarından vb. korur. ..n.

Böyle bir jikledeki voltaj düşüşü yaklaşık% 2'dir; bu, motor kapatma sırasında elektriği yeniden üretme işlevi olmadan bir frekans dönüştürücü ile birlikte jiklenin normal çalışması için idealdir.

Bu nedenle, ağ ile frekans dönüştürücü arasına aşağıdaki koşullar altında ağ bobinleri kurulur: ağda gürültü olması durumunda (çeşitli nedenlerle); faz dengesizliği ile; nispeten güçlü (10 kata kadar) bir transformatörle çalıştırıldığında; birden fazla frekans dönüştürücü bir kaynaktan besleniyorsa; KRM kurulumunun kapasitörleri şebekeye bağlıysa.

Lineer jikle şunları sağlar:

• frekans dönüştürücünün aşırı gerilimlerden ve faz dengesizliğinden korunması;

• motordaki yüksek kısa devre akımlarından devrelerin korunması;

• frekans dönüştürücünün hizmet ömrünün uzatılması.

EMP filtresi

Frekans konvertörü tarafından tahrik edilen bir motorun esasen değişken bir yük olması nedeniyle, çalışması, şebeke voltajında ​​kaçınılmaz olarak yüksek frekanslı darbelerin ortaya çıkmasıyla, besleme kablolarından parazitik elektromanyetik radyasyon oluşumuna katkıda bulunan dalgalanmalarla ilişkilidir. , özellikle bu kablolar oldukça uzunsa, bu tür radyasyon civardaki bazı cihazlara zarar verebilir.

Radyasyona duyarlı cihazlarla elektromanyetik uyumluluğu sağlamak için radyasyonu ortadan kaldırmak için yalnızca bir EMF filtresi gereklidir.

Üç fazlı elektromanyetik radyasyon filtresi, Faraday hücre prensibine göre 150 kHz ila 30 MHz aralığında paraziti bastırmak için tasarlanmıştır. EMI filtresi, çevredeki cihazlara tüm PWM parazitlerine karşı güvenilir koruma sağlamak için frekans dönüştürücünün girişine mümkün olduğunca yakın bağlanmalıdır. Bazen, frekans dönüştürücüde yerleşik bir EMP filtresi bulunur.

DU / dt filtresi

Sözde dU / dt filtresi, indüktör ve kapasitör devrelerinden oluşan üç fazlı L şeklinde bir alçak geçiren filtredir. Böyle bir filtre aynı zamanda motor bobini olarak da adlandırılır ve genellikle hiç kapasitöre sahip olmayabilir ve endüktans önemli olacaktır. Filtre parametreleri, frekans dönüştürücünün PWM evirici anahtarlarının anahtarlama frekansının üzerindeki frekanslardaki tüm parazitleri bastıracak şekildedir.

Filtre içeriyorsa kapasitörler, o zaman her birinin kapasitans değeri birkaç on nanofarad içindedir ve endüktans değerleri — birkaç yüz mikrohenriye kadar. Sonuç olarak, bu filtre, üç fazlı bir motorun terminallerindeki tepe voltajı ve darbeleri 500 V / μs'ye düşürür, bu da stator sargılarını hasardan korur.

Bu nedenle, sürücü sık sık rejeneratif frenleme yapıyorsa, orijinal olarak bir frekans dönüştürücüyle çalışmak üzere tasarlanmamışsa, düşük yalıtım sınıfına veya kısa motor kablosuna sahipse, zorlu bir çalışma ortamına kurulmuşsa veya 690 voltta kullanılıyorsa, dU / dt A filtresi kullanılır frekans dönüştürücü ve motor arasında önerilir.

Frekans dönüştürücüden motora beslenen voltaj saf sinüs dalgası yerine iki kutuplu kare darbeler şeklinde olabilse de, dU/dt filtresi (küçük kapasitansı ve endüktansı ile) akıma öyle etki eder ki sargı motorunda neredeyse tam olarak yapar sinüzoidal… Bir dU/dt filtresini nominal değerinden daha yüksek bir frekansta kullanırsanız, filtrenin aşırı ısınacağını, yani gereksiz kayıpları beraberinde getireceğini anlamak önemlidir.

Sinüs filtresi (sinüs filtresi)

Sinüs dalgası filtresi, bir motor bobini veya dU / dt filtresine benzer, ancak fark, burada kapasitansların ve endüktansların büyük olması, dolayısıyla kesme frekansının, PWM invertör anahtarlarının anahtarlama frekansının yarısından daha az olması gerçeğinde yatmaktadır. Böylece, yüksek frekanslı bozulmaların daha iyi yumuşatılması sağlanır ve motor sargılarındaki voltajın şekli ve içlerindeki akımın şekli, ideal sinüzoidala çok daha yakın olur.

Sinüzoidal filtredeki kapasitörlerin kapasitansları onlarca ve yüzlerce mikrofarad cinsinden ölçülür ve bobinlerin endüktansı birimler ve onlarca milimetre cinsinden ölçülür. Bu nedenle, sinüs dalgası filtresi, geleneksel bir frekans dönüştürücünün boyutlarına kıyasla büyüktür.

Bir sinüs filtresinin kullanılması, orijinal olarak (teknik özelliklere göre) kötü izolasyon nedeniyle bir frekans dönüştürücüyle çalışması amaçlanmayan bir motorun bile bir frekans dönüştürücüyle birlikte kullanılmasını mümkün kılar. Bu durumda, yüksek frekanslı akımlarla artan gürültü, yatakların hızlı aşınması, sargıların aşırı ısınması olmayacaktır.

Frekans dönüştürücüde ısı kaybına neden olabilecek kablodaki darbe yansımalarını ortadan kaldırırken, motor ile frekans dönüştürücü arasında birbirinden uzak olduklarında uzun bir kabloyu güvenli bir şekilde kullanmak mümkündür.

Bu nedenle, aşağıdaki durumlarda bir sinüs filtresi takmanız önerilir:

• gürültüyü azaltmak gereklidir; motorun yalıtımı zayıfsa;

• sık sık rejeneratif frenleme yaşar;

• agresif bir ortamda çalışır; 150 metreden daha uzun bir kabloyla bağlı;

• bakım gerektirmeden uzun süre çalışmalıdır;

• motor çalışırken voltaj adım adım artar;

• motorun anma çalışma gerilimi 690 volttur.

Sinüzoidal filtrenin nominal değerinden daha düşük bir frekansla kullanılamayacağı unutulmamalıdır (aşağı doğru frekansın izin verilen maksimum sapması %20'dir), bu nedenle frekans dönüştürücünün ayarlarında sınırını ayarlamak gerekir. frekans aşağıdadır. Ve 70 Hz'in üzerindeki frekans çok dikkatli kullanılmalı ve dönüştürücü ayarlarında mümkünse bağlı sinüs filtresinin kapasitans ve endüktans değerleri önceden ayarlanmalıdır.

Filtrenin kendisinin gürültülü olabileceğini ve nominal yükte bile üzerine yaklaşık 30 volt düştüğü için fark edilir miktarda gövde yayabileceğini unutmayın, bu nedenle filtre uygun soğutma koşulları altında kurulmalıdır.

Tüm bobinler ve filtreler, mümkün olduğu kadar kısa ekranlı bir kablo kullanılarak motora seri olarak bağlanmalıdır. Bu nedenle, 7,5 kW'lık bir motor için, korumalı kablonun maksimum uzunluğu 2 metreyi geçmemelidir.

Ortak Mod Filtresi — Çekirdek

Ortak mod filtreleri, yüksek frekanslı gürültüyü bastırmak için tasarlanmıştır. Bu filtre, sargıları motoru frekans dönüştürücüye bağlayan doğrudan üç fazlı teller olan bir ferrit halka (daha doğrusu oval üzerinde) üzerindeki bir diferansiyel transformatördür.

Bu filtre, motor yataklarındaki deşarjlar tarafından üretilen toplam akımları azaltmaya yarar. Sonuç olarak, ortak mod filtresi, özellikle kablo blendajlı değilse, motor kablosundan kaynaklanan olası elektromanyetik emisyonları azaltır. Üç fazlı iletkenler çekirdek penceresinden geçer ve koruyucu topraklama iletkeni dışarıda kalır.

Çekirdek, ferriti titreşimlerin ferrit üzerindeki zararlı etkilerinden korumak için bir kelepçe ile kabloya sabitlenir (ferrit çekirdek motor çalışması sırasında titreşir). Filtre en iyi şekilde, frekans dönüştürücünün terminal tarafındaki kabloya monte edilir. Çekirdek çalışma sırasında 70 ° C'nin üzerine çıkarsa, bu ferritin doygunluğunu gösterir, bu da çekirdek eklemeniz veya kabloyu kısaltmanız gerektiği anlamına gelir. Birkaç paralel üç fazlı kabloyu kendi çekirdekleriyle donatmak daha iyidir.