فرایند فرکانس فرآیند کاربردی فرآیند و مسیرهای انتشار و اقدامات متقابل ضد مداخله

در انواع سیستم های کنترل صنعتی ، با استفاده گسترده از دستگاه های الکترونیکی قدرت مانند مبدل های فرکانس ، تداخل الکترومغناطیسی سیستم (EMI) به طور فزاینده ای جدی می شود ، تکنیک های طراحی ضد مداخله مربوطه (IE EMC سازگاری الکترومغناطیسی) به طور فزاینده ای مهم شده است بشر تداخل سیستم مبدل فرکانس گاهی اوقات می تواند به طور مستقیم باعث آسیب سخت افزاری به سیستم شود ، و گاهی اوقات نمی تواند به سخت افزار سیستم آسیب برساند ، اما اغلب باعث می شود عملکرد برنامه ریز پردازنده از کنترل خارج شود و در نتیجه خرابی کنترل ایجاد شود و در نتیجه باعث ایجاد تجهیزات و تصادفات تولید شود. بنابراین ، چگونگی بهبود توانایی و قابلیت اطمینان ضد مداخله سیستم ، بخش مهمی از توسعه و کاربرد دستگاه های اتوماسیون نیست که نمی توان نادیده گرفت ، بلکه یکی از کلیدهای کاربرد و ارتقاء فناوری کنترل رایانه است. وقتی صحبت از مشکل ضد مداخله مبدل فرکانس می شود ، اول از همه ، باید منبع تداخل ، حالت انتشار را درک کنیم و سپس اقدامات مختلفی را برای این تداخلات انجام دهیم.

اول ، منبع تداخل اینورتر

اولین تداخل از شبکه برق خارجی است. تداخل هارمونیک در شبکه به طور عمده از طریق اینورتر منبع تغذیه اینورتر. تعداد زیادی از منابع هارمونیک در شبکه برق مانند تجهیزات مختلف یکسو کننده ، تجهیزات تعویض AC و DC ، تجهیزات تنظیم ولتاژ الکترونیکی ، بارهای غیرخطی و تجهیزات روشنایی وجود دارد. این بارها همه ولتاژ و جریان را در شبکه ایجاد می کنند تا اعوجاج شکل موج را ایجاد کنند ، بنابراین تداخل مضر در سایر تجهیزات موجود در شبکه ایجاد می کنند. منبع تغذیه مبدل فرکانس از تداخل شبکه برق آلوده در صورت عدم برخورد ، سر و صدای شبکه از طریق مبدل فرکانس تداخل مدار برق شبکه خواهد بود. تداخل منبع تغذیه در مبدل فرکانس (1) ولتاژ بیش از حد ، زیر ولتاژ ، از دست دادن قدرت فوری (2) افزایش ، افت (3) پالس ولتاژ سنبله (4) تداخل فرکانس رادیویی است.

1 ، تجهیزات مبدل تریستور در تداخل اینورتر

هنگامی که تجهیزات مبدل تریستور با ظرفیت زیادی در شبکه منبع تغذیه وجود دارد ، زیرا تریستور همیشه در بخشی از هر فاز نیمه چرخه انجام می شود ، به راحتی می توان شکاف ولتاژ شبکه را انجام داد و شکل موج به طور جدی تحریف می شود. این امر باعث می شود که مدار یکسو کننده در قسمت ورودی اینورتر به دلیل وقوع یک ولتاژ معکوس معکوس بزرگ آسیب دیده باشد ، که می تواند منجر به تجزیه مدار ورودی شود و از بین برود.

2 ، تداخل خازن جبران خسارت با اینورتر

بخش برق عامل قدرت واحد برق دارای الزامات خاصی است ، به همین دلیل ، بسیاری از کاربران با استفاده از روش جبران خازن متمرکز برای بهبود ضریب توان در پست هستند. در فرآیند گذرا از ورودی خازن جبران خازن یا برش ، احتمالاً ولتاژ شبکه از اوج بسیار بالایی برخوردار است ، در نتیجه ممکن است دیود یکسو کننده مبدل فرکانس در معرض ولتاژ معکوس و تجزیه بیش از حد قرار گیرد.

ثانیا ، اینورتر خود به تداخل خارجی. پل یکسو کننده اینورتر یک بار غیرخطی در شبکه است و هارمونیک هایی که ایجاد می کند باعث ایجاد تداخل هارمونیک در سایر تجهیزات الکترونیکی و الکتریکی در همان شبکه می شود. علاوه بر این ، اینورتر مبدل فرکانس بیشتر فناوری PWM را اتخاذ می کند ، هنگام کار در حالت سوئیچینگ و سوئیچینگ با سرعت بالا ، نویز اتصال زیادی ایجاد می کند. بنابراین ، اینورتر منبع تداخل الکترومغناطیسی در سایر تجهیزات الکترونیکی و الکتریکی در سیستم است.

جریان های ورودی و خروجی اینورتر حاوی هارمونیک های زیادی است. علاوه بر هارمونیک های پایین که می تواند از بین رفتن قدرت واکنشی منبع تغذیه را تشکیل دهد ، بسیاری از اجزای هارمونیک با فرکانس بسیار بالا وجود دارد. آنها انرژی خود را به طرق مختلف گسترش می دهند و سیگنال های تداخل را به خود اینورتر و سایر تجهیزات تشکیل می دهند.

(1) شکل موج جریان ورودی سمت ورودی اینورتر یک یکسو کننده دیود و مدار فیلتر خازن است. بدیهی است که یک جریان شارژ در پل یکسو کننده وجود دارد فقط هنگامی که ولتاژ خط منبع تغذیه بیشتر از ولتاژ DC در انتهای خازن باشد. بنابراین ، جریان شارژ همیشه در نزدیکی مقدار دامنه ولتاژ عرضه به شکل موج شوک ناپیوسته ظاهر می شود. این یک جزء هارمونیک بالا قوی است. داده ها نشان می دهد که اجزای هارمونیک هارمونیک 5 و هفتم در جریان ورودی بزرگترین هستند که به ترتیب 80 ٪ و 70 ٪ از موج اساسی 50Hz هستند.

(2) ولتاژ خروجی و شکل موج فعلی اکثریت قریب به اتفاق پل اینورتر اینورتر از مدولاسیون SPWM ، ولتاژ خروجی برای چرخه وظیفه با توجه به توزیع سینوسی یک سری از موج مستطیل شکل استفاده می شود. با توجه به ماهیت استقرایی سیم پیچ استاتور موتور ، جریان استاتور بسیار نزدیک به موج سینوسی است. با این حال ، اجزای هارمونیک برابر با فرکانس حامل هنوز بزرگ هستند.

دوم ، انتشار سیگنال تداخل

مبدل فرکانس می تواند هارمونیک های قدرت بزرگتر را تولید کند ، به دلیل قدرت بزرگتر ، سایر تجهیزات مربوط به تداخل سیستم قوی است ، مسیر تداخل آن و مسیر تداخل الکترومغناطیسی عمومی سازگار است ، عمدتا به هدایت (IE اتصال مدار) ، تابش الکترومغناطیسی ، اتصال القایی تقسیم می شود. به طور خاص: اول از همه ، تجهیزات الکترونیکی و الکتریکی اطراف برای تولید تابش الکترومغناطیسی. ثانیا ، موتور مستقیم درایو برای تولید سر و صدای الکترومغناطیسی ، باعث افزایش آهن و مصرف مس موتور می شود. و تداخل هدایت به منبع تغذیه ، از طریق شبکه توزیع به سایر تجهیزات موجود در سیستم. و سرانجام اینورتر به خطوط دیگر همسایه برای تولید جفت القایی ، القای ولتاژ تداخل یا جریان. به طور مشابه ، سیگنال تداخل در سیستم از طریق همان روش برای تداخل در عملکرد عادی اینورتر.

(1)روش اتصال مدار ، یعنی از طریق انتشار شبکه منبع تغذیه. از آنجا که جریان ورودی غیر سینوئیدی است ، هنگامی که ظرفیت اینورتر بزرگ باشد ، اعوجاج ولتاژ شبکه را ایجاد می کند ، بر کار سایر تجهیزات تأثیر می گذارد و در عین حال سمت خروجی تداخل هدایت ایجاد شده توسط مستقیم درایو از دست دادن مس موتور ، از بین رفتن آهن به میزان قابل توجهی افزایش یافته و بر خصوصیات عملیاتی موتور تأثیر می گذارد. بدیهی است ، این انتقال اصلی سیگنال تداخل جریان ورودی اینورتر است.

حالت پخش.

(2) اتصال القایی هنگامی که مدار ورودی یا مدار خروجی اینورتر نزدیک به مدار سایر تجهیزات است ، سیگنال هارمونیک بالا اینورتر با القاء به سایر تجهیزات همراه می شود. دو روش القاء وجود دارد:

A ، روش القایی الکترومغناطیسی ، که اصلی ترین روش سیگنال تداخل جریان است.

B ، روش القایی الکترواستاتیک ، که اصلی ترین روش سیگنال تداخل ولتاژ است.

(3)تابش هوا ، یعنی تابش الکترومغناطیسی به هوا ، که اصلی ترین حالت انتشار اجزای هارمونیک با فرکانس بالا است.

سوم ، سیستم کنترل فرکانس ضد مداخله متقابل

با توجه به اصول اساسی الکترومغناطیسی ، تشکیل تداخل الکترومغناطیسی (EMI) باید سه عنصر داشته باشد: منابع تداخل الکترومغناطیسی ، مسیرهای تداخل الکترومغناطیسی ، سیستم های حساس به تداخل الکترومغناطیسی. برای جلوگیری از تداخل ، می توان از ضد مداخله سخت افزاری و ضد دخانیات استفاده کرد. در میان آنها ، ضد ژمینگ سخت افزاری استفاده از اساسی ترین و مهمترین سیستم اقدامات ضد ژمینگ است ، به طور کلی از مقاومت و پیشگیری از دو جنبه برای مهار تداخل ، اصل کلی مهار و از بین بردن منبع تداخل ، برش است. خاموش شدن در کانال همراه سیستم ، حساسیت سیگنال تداخل سیستم را کاهش می دهد. از اقدامات خاص می توان در جداسازی مهندسی ، فیلتر ، محافظ ، زمین و سایر روشها استفاده کرد.

1 ، به اصطلاح جداسازی تداخل ، به منبع تداخل از مدار و مستعد ابتلا به قسمت تداخل انزوا اشاره دارد ، به طوری که آنها اتصال الکتریکی رخ نمی دهند. در سیستم درایو کنترل فرکانس ، معمولاً بین مدارهای منبع تغذیه و تقویت کننده در خط برق با استفاده از ترانسفورماتورهای جداسازی برای جلوگیری از انتقال تداخل ، می توان ترانسفورماتور جداسازی منبع تغذیه را برای ترانسفورماتور جداسازی نویز اعمال کرد.

2 ، در خط سیستم برای تنظیم نقش فیلتر ، سرکوب سیگنال تداخل از اینورتر از طریق تداخل هدایت خط برق به منبع تغذیه از موتور است. به منظور کاهش نویز و از بین رفتن الکترومغناطیسی ، می توان سمت خروجی مبدل فرکانس را فیلتر خروجی تنظیم کرد. به منظور کاهش تداخل منبع تغذیه ، می توان قسمت ورودی مبدل فرکانس را فیلتر ورودی تنظیم کرد. اگر تجهیزات الکترونیکی حساس در خط وجود داشته باشد ، می توان فیلتر نویز منبع تغذیه را روی خط برق تنظیم کرد تا از تداخل هدایت جلوگیری شود. در مدارهای ورودی و خروجی اینورتر ، علاوه بر اجزای هارمونیک پایین فوق ، جریان های هارمونیک با فرکانس بالا بسیاری وجود دارد که انرژی آنها را به روش های مختلفی برای ایجاد سیگنال های تداخل در سایر تجهیزات پخش می کند. فیلترها وسیله اصلی مورد استفاده برای کاهش قطعات هارمونیک فرکانس بالاتر هستند. بسته به جایی که از آنها استفاده می شود ، می توان آنها را به عنوان طبقه بندی کرد.

(1) فیلترهای ورودی معمولاً دو نوع فیلتر وجود دارد:

الف فیلترهای خط عمدتاً از کویل های القایی تشکیل شده اند. با افزایش امپدانس خط در فرکانس های زیاد ، جریان هارمونیک فرکانس بالاتر را کاهش می دهد.

ب. فیلترهای تابش عمدتاً از خازن های با فرکانس بالا تشکیل شده اند. این اجزای هارمونیک فرکانس بالا را با انرژی تابشی جذب می کند.

(2) فیلتر خروجی همچنین از یک سیم پیچ القایی تشکیل شده است. این می تواند به طور موثری اجزای هارمونیک بالا را در جریان خروجی تضعیف کند. این نه تنها نقش ضد مداخله را ایفا می کند ، بلکه گشتاور اضافی ناشی از جریان هارمونیک بالا در موتور را نیز تضعیف می کند. برای اقدامات ضد مداخله از بازده مبدل فرکانس ، باید به جنبه های زیر توجه شود:

الف خازن ها مجاز نیستند به سمت خروجی مبدل فرکانس وصل شوند ، به طوری که در لحظه هدایت لوله اینورتر (خاموش کردن) ، جریان شارژ بزرگ (یا تخلیه) تولید نشود ، که ممکن است به لوله اینورتر آسیب برساند.

ب. هنگامی که فیلتر خروجی از مدار LC تشکیل شده است ، طرف خازن دسترسی در فیلتر باید با سمت موتور متصل شود.

3 ، محافظت از منبع تداخل مؤثرترین روش برای سرکوب تداخل است. معمولاً مبدل فرکانس خود با محافظ آهن ، برای جلوگیری از نشت تداخل الکترومغناطیسی. خط خروجی به بهترین وجه با لوله های فولادی محافظت می شود ، به خصوص هنگام کنترل مبدل فرکانس با سیگنال های خارجی ، خط سیگنال لازم است تا حد امکان کوتاه باشد (به طور کلی در 20 متر) و خط سیگنال با استفاده از محافظ دو هسته ای و با خط برق اصلی (AC380V) و خط کنترل (AC220V) کاملاً از همان لوله کشی یا خط خط جدا شده است ، هرگز خطوط تجهیزات حساس الکترونیکی را نیز در آن قرار ندهید. برای مؤثر بودن محافظ ، سپر باید به طور قابل اعتماد پایه گذاری شود.

4 ، زمینه سازی صحیح می تواند باعث شود سیستم به طور مؤثر از تداخل خارجی جلوگیری کند ، بلکه برای کاهش تجهیزات خود به تداخل جهان خارج نیز می تواند مهار کند. در کاربرد واقعی سیستم ، با توجه به منبع تغذیه سیستم خط صفر (خط مرکزی) ، زمین (زمین حفاظت ، زمین بندی سیستم) تقسیم نمی شود ، سیستم کنترل از زمین محافظت می کند (زمین محافظت از سیگنال کنترل و سرپرست اصلی مدار محافظت ) از اتصال هرج و مرج ، ثبات و قابلیت اطمینان سیستم را تا حد زیادی کاهش می دهد.

برای اینورترها ، پایه گذاری صحیح ترمینال اصلی مدار PE (E ، G) وسیله ای مهم برای بهبود توانایی اینورتر در سرکوب نویز و کاهش تداخل اینورتر است ، بنابراین باید در برنامه های عملی بسیار جدی گرفته شود. سطح مقطع هادی اینورتر زمینی به طور کلی نباید کمتر از 2.5 میلی متر مربع باشد و طول آن باید در 20 متر کنترل شود. توصیه می شود که پایه اینورتر و سایر تجهیزات برق که از هم جدا شده اند ، نمی توانند زمین مشترک باشند.

5 ، استفاده از راکتور

در جریان ورودی مبدل فرکانس در اجزای هارمونیک فرکانس پایین (هارمونیک 5 ، هارمونیک هفتم ، هارمونیک یازدهم ، هارمونیک سیزدهم و غیره) علاوه بر تداخل احتمالی با عملکرد طبیعی سایر تجهیزات ، بخش بسیار زیادی از آنها را به خود اختصاص داده است. ، بلکه به این دلیل که آنها مقدار زیادی از قدرت واکنشی مصرف می کنند ، به طوری که خط فاکتور قدرت بسیار کاهش می یابد. رشته راکتور در مدار ورودی یک روش مؤثر برای سرکوب جریان های هارمونیک پایین است. بسته به موقعیت سیم کشی ، دو نوع اصلی وجود دارد:

(1) راکتور به صورت سری بین منبع تغذیه و سمت ورودی اینورتر متصل است. عملکردهای اصلی آن عبارتند از:

الف با سرکوب جریان هارمونیک ، ضریب توان را به (0. {1}}. 85) افزایش دهید.

ب. جریان inrush را در مدار ورودی به اینورتر تضعیف کنید.

ج ، تأثیر عدم تعادل ولتاژ منبع تغذیه را تضعیف کنید.

(2) راکتور DC به صورت سری بین پل یکسو کننده و خازن فیلتر متصل شده است. این یک عملکرد واحد دارد که ضعف اجزای هارمونیک بالا در جریان ورودی است. با این حال ، در بهبود فاکتور قدرت ، که می تواند به {1}}} 95 برسد ، مؤثرتر است و مزایای ساختار ساده و اندازه کوچک را دارد.

6 ، سیم کشی منطقی

برای سیگنال تداخل که از طریق روش القایی پخش می شود ، می تواند با روش سیم کشی منطقی تضعیف شود. روشهای خاص عبارتند از:

(1) خط برق و خط سیگنال تجهیزات باید دور از خطوط ورودی و خروجی اینورتر باشد.

(2) سایر خطوط برق و خطوط سیگنال باید از خطوط ورودی و خروجی اینورتر به موازات جلوگیری شود.

چهارم ، نتیجه گیری

از طریق تجزیه و تحلیل منابع و مسیرهای انتشار تداخل در فرآیند کاربرد مبدل فرکانس ، اقدامات متقابل عملی برای حل این مشکلات مطرح شده است. با استفاده مداوم از فن آوری های جدید و نظریه های جدید در مبدل های فرکانس ، توجه به الزامات EMC مبدل های فرکانس به مشکلی تبدیل شده است که باید با طراحی و استفاده از سیستم های درایو کنترل سرعت مبدل فرکانس روبرو شود ، و همچنین یکی از این موارد است کلیدهای کاربرد و ارتقاء مبدل فرکانس. انتظار می رود این مشکلات موجود در مبدل فرکانس با عملکرد و جبران خود مبدل فرکانس حل شود. سایت صنعتی و محیط اجتماعی الزامات مبدل فرکانس همچنان در حال بهبود است ، تا نیازهای واقعی مبدل فرکانس "سبز" واقعی به زودی ارائه شود. ما معتقدیم که مشکل EMC اینورتر به طور مؤثر حل می شود.