5/26/2018 4

1/9

Soluii de reducere a distorsiunilor armonice.

Aa cum am nvatat pna acum, solutia standard a Danfoss pentru reducerea distorsiunilorarmonice constan bobinele montate n circuitul de curent continuu. Sunt i aplicatii unde estenevoie de o mai buna reducere a distorsiunilor armonice, iar solutiile exista, fiecare avndavantajele i dezavantajele sale. Trebuie retinut ca nu exista o solutie care sa poata fi folositapentru toate aplicatiile i sa fie foarte buna din punct de vedere al pretului i alperformantelor n acelai timp. Fiecare aplicatie trebuie sa fie evaluata i dupa aceeatrebuie sa stabilim ce performante dorim sa obtinem din punct de vedere al armonicelor.

Nu exista o solutie unica pentru toate aplicatiile i conditiile de alimentare. La cerere,Danfoss poate face masuratori complete i sa recomande cea mai buna solutie, din

punct de vedere tehnic sau al costurilor pentru aplicatia dumneavoastra.

Soluiile Danfoss de reducere a distorsiunilor armonice

Danfoss are n portofoliul de produse numeroase solu tii de reducere a distorsiunilor armonice,ele putnd fi mpartite n solutii active sau pasive, ca n imaginile de mai jos.

n primul rnd trebuie sa ne ntrebam de ce am alege o solutie activa sau pasiva?Am explicat n sesiunile anterioare ce sunt distorsiunile armonice i care sunt efectele lor.Haideti sa recapitulam:Distorsiunile armonice sunt provocate de sarcinile neliniare i a caror forma de unda arefrecventa multipla fata de frecventa semnalului de referinta. n cazul nostru, semnalele de

referinta sunt tensiunea i curentul.

Y Distorsiunile curentului sunt legate de nivelul de ncarcareide performantele la diferite nivele de ncarcare

Y Distorsiunile tensiunii sunt legate de nivelul de performantaale sistemului.

Y Curentii armonici ai sarcinilor neliniare i impedanta descurtcircuit sunt necesare pentru a calcula distorsiuniletensiunii. Nu este posibil sa estimam distorsiunile tensiuniicunoscnd doar comportamentul sarcinii.

5/26/2018 4

2/9

Armonicele mai pot fi caracterizate i prin raportul dintre frecventa semnalului de baza i ceaasemnalului masurat. Frecventa fundamentalei este reprezentata prin f i masurata n Hz.Pentru un semnal cu frecventa f, frecventa armonici de gradul doi este 2f, celei de a treiaeste3f, .a.m.d.. W reprezinta lungimea de unda a semnalului ntr-un mediu dat.Armonicele degradul doi au lungimea de unda w/2, cele de gradul trei w/3 , .a.m.d.Semnalele cu frecvente2f, 4f, 6f, etc., sunt numite armonice pare, iar cele de frecvente 3f, 5f, 7f, etc. sunt numitearmonice impare.

tim i faptul ca sarcinile neliniare, redresorul n cazul nostru, genereaza curentpulsatoriu:

Pentru sarcini care produc armonici:pf = pfTRUE = cos* = P/SpfTRUE = Factor de putere real (,\)

Exemplu de convertizor cu bobine DC

pfDISP = cos = 0.98pfTRUE = 0.92

Acest lucru ne conduce la graficul de mai jos i ne ajuta sa explicam de ce sa alegem o solutieactiva sau pasiva:

O comparatie ntre diferitele metode de reducere a distorsiunilor armonice ne arata ca atunci cndobtinem distorsiuni armonice reduse avem i un randament mai redus, exceptie facnd filtreleactive unde randamentul total este bun.

Daca folositi solutii pasive ca n figura de mai sus, performanta solutiei depinde dereglementarile legate de latimea de banda. Toate datele date n manuale i brouri suntpentru ncarcare i viteza nominale, iar dumneavoastra cumparati un convertizor pentru acontrola viteza. De aceea e bine sa titi care sunt limitele fiecarei solutii. Ca i regula,solutiile pasive sunt mai avantajoase din punct de vedere al raportului pre t / performanta.Solutiile active ofera cea mai buna reducere a distorsiunilor armonice i nu depinde dereglementarile legate de latimea de banda. Este bine de tiut ca solutiile active de reducere aarmonicelor ofera i un factor de putere mai bun.

Haideti sa comparam aceste solutii din punct de vedere al performantelor i al pretului:

Bobine de curent continuu i

alternativ:

5/26/2018 4

3/9

DCHARMONIC CURRENT

Fund. 36.2 A

THiD 42.5%

RMS current 39.5 A

AC

HARMONIC CURRENT

Fund. 36.8 A

THiD 43.8%

RMS current 40.2 A

Avantaje cheie ale bobinelor din circuitulintermediar:

Y Solutie standard n toate convertizoareleDanfoss.

Y Ofera performante medii de reducere aarmonicelor.

Y Practice, uor de folosit.Y Cost inclus n convertizor.Y Pierderi mai mici dect la bobinele AC.Y Tensiune DC mai stabila - marete durata

de viata a condensatorilor.Y Tensiune DC mai stabila - control mai bun al

motorului.Y E nevoie de doar doua bobine, deci dimensiuni

mai reduse dect cele de AC.

Bobinele DC sunt standard pentruconvertizoarele Danfoss.

Bobinele montate pe alimentare au performante uor mai reduse, dar comparate cu cele dincircuitul intermediar au unele avantaje:

Y Protejeaza convertizorul mpotriva ocurilor de tensiune.Y Mai eficiente n reducerea armonicelor de ordin superior.

Toate convertizoarele Danfoss au n standard bobine n circuitul intermediar pentru reducereaarmonicelor. Pentru convertizoarele fara echipament de reducere a armonicelor, cablul deintrare trebuie sa fie mai mare dect cel de la motor datorita curentului RMS crescut.

Redresoare n 12 i 18 pulsuri:

Redresoarele n 12 i 18 pulsuri au fost consideratepentru mult timp solutia standard pentru reducere adistorsiunilor armonice. Totui este important detiut ca nu convertizoarele n 12 sau 18 pulsuri suntcele care reduc armonicele, ci transformatorul specialcare alimenteaza convertizorul. Teoretic, armonicele degradul 5 i 7 ( pentru18 pulsuri i 11 i 13) sunt anulate detransformatorul special de alimentare i cele doua (sautrei) redresoare n 6 pulsuri.

Beneficiile redresoarelor n mai multe pulsuri:Y Robustete.Y Tehnologie cunoscuta, complexitate scazuta, uor

de utilizat.Y De multe ori cerute de proiectanti.Y Convertizorul este separat galvanic de retea.Y Fara costuri aditionale atunci cnd aplicatia necesita

transformator (ex. aplicatii HI-LO-HI, convertizoarede mare putere).

Y Nu genereaza zgomot de mare frecventa.Y THiD devine 12-15% pentru retele ideale.

5/26/2018 4

4/9

60

12-pulse ideal50 12-pulse @ THvD = 2%

1% unbalance40 3% unbalance

30

20

10

0

0 20 40 60 80 100

Danfoss 1 pulse drive, 250kW

Filtrele avansate de armonici de la Danfoss.

Pentru a oferi o solutie eficienta din punct de vedere al costurilor globale, Danfoss combinafiabilitatea i performantele convertizoarelor VLT cu tehnologia inovatoare a seriilor de filtreAHF(Advanced Harmonic Filter). Filtrele VLT AHF sunt special proiectate pentru a functionaoptim cu convertizoarele Danfoss VLT.

Simple block diagram of AHF filter

Avantajele filtrelor avansate pentru armonici:

special proiectate pentru a functiona optim cu convertizoarele Danfoss VLT.Pornire uoara, nu sunt necesare setari complicate.Nu necesita mentenanta periodica.Protejati mai multe convertizoare cu un singur filtru.Proiectat sa respecte limitele de distorsiune a curentului IEEE 519-1992.AHF 010 are THiD < 10%; performanta egala sau mai bunan comparatie cu convertizoarele

cu redresoare n 12 pulsuri.

5/26/2018 4

5/9

AHF 005 are THiD < 5%; performanta egala sau mai bunan comparatie cu convertizoarelecu redresoare n 18 pulsuri.

Filtrele avansate pentru armonici DanfossFiltru avansat activ Danfoss, AAF 006:

Filtrele active avansate de la Danfoss reprezinta cea mai avansata solutie care ofera, pe lngareducerea distorsiunilor armonice,i :

Y echilibreazancarcarea pe faza.Y amortizeaza rezonanta retelei.

Filtrele VLT active asigura o ncarcare egala a fazelor i o optimizare a factorului de putere.

Rezultatul acestora este un mediu de lucru mai bun, un randament mai bun al sistemului iconsum optimizat de energie. Pentru a asigura un raspuns ct mai rapid al filtrului, acesta aretrei transformatoare de curent care masoara tot timpul conditiile retelei i ofera informatiifiltrului. Filtrul are i efectul de a reduce rezonanta din retea i de aceea sunt reduseopririle convertizorului i, implicit, ale ntregului sistem. Filtrul functioneaza cu cea maiscazuta frecventa pentru comutatia IGBT-urilor pentru a reduce pierderile prin comutatie.Aceasta duce la nevoia de o filtrare mai buna data de filtrul LCL ncorporat i caldura disipataeste mutata de

la IGBT-uri la circuitul magnetic, mai tolerant la caldura.Aceasta asigura o eficienta energetica ridicata, n specialla sarcini partiale. Mai mult, pentru a reduce i maimult consumul de energie, filtrul poate fi programat saintre n modul Sleep atunci cnd reducerea armonicelor

nu este necesara. Compensarea este oprita, dar parteade control este tot timpul pornita masurndcomportamentul retelei. Atunci cnd conditiile seschimba i este nevoie de compensare, filtrul iese dinmodul Sleep i ncepe aproape imediat compensareaarmonica totala.

Y Compensare centrala.Montati filtrul n paralele la nodul comun de cuplare fara amodifica instalatia dumneavoastra, chiar ipentru instalatiile de medie tensiune, cu ajutorulunui autotransformator.

Y Compensare individuala.

Danfoss ofera o serie de convertizoare cu armonici reduse, care au ncorporate un filtru AAF

5/26/2018 4

6/9

pentru a compensa sarcinile individuale. Transformatoarele de curent sunt incluse.Y Compensarea grupurilor.

5/26/2018 4

7/9

Mai multe sarcini, constituite ntr-un grup, pot fi compensate n acelaitimp.

Cum funcioneaz-- simplui fiabil.

Un filtru activ functioneaza pe acelai principiu cu catile care anuleaza zgomotul.Folosind transformatoare externe de curent filtrul monitorizeaza semnalul de intrare,

incluznd toate distorsiunile. Folosind aceste date, sistemul de control identificacompensarea necesara i modifica modelul de comutatie al IGBT-urilor pentru a realizacompensarea dorita. Acest lucru creeaza o cale cu impedanta scazuta n filtru i astfelarmonicele merg spre filtru, i nu spre transformator. Eliminnd aproape completdistorsiunile armonice ale curentului, distorsiunile armonice ale tensiunii de la generator sau transformator nu mai sunt o problema. Filtrul masoara curentul i armonicele n modcontinuu, astfel ca variatiile de sarcina din fabrica, care se pot produce n fiecare secunda sau nfiecare zi, nu afecteaza performantele f iltrului.

Simplified diagram of AAF working principles

Pentru a aduce un produs nou pe piata convertizoarelor de frecventa, Danfoss a mers un pasmai departe i a creat Low Harmonic Drive.

Low Harmonic Drive este o combinatie ntre un filtru activ i un convertizor standard. Esteproiectat astfel nct sa aiba ct mai putine componente pe calea principala de curent. FiltrulActiv (i cel din LHD) sunt conectate n paralel fata de calea de curent principala. Acest lucruconduce la un randament sporit al sistemul deoarece filtrul nu injecteazan retea curentnominal, ci doar ct este nevoie pentru a reduce armonicele, a mbunatati factorul de putere ipentru a echilibra curentul ntre faze.

Avantajele Low Harmonic Drive:

Uor de instalat Randament ridicat (ajusteaza automat frecventa de comutatie pentru a reduce

pierderile de comutatie) Racire prin canal dorsal aerul de racire nu intran contact cu partile electronice Vedere de ansamblu a conditiilor din retea de pe LCP Cea mai buna reducere a armonicelor Cea mai mare imunitate fata de variatiile retelei Reducere a armonicelor independenta de nivelul de ncarcare Convertizorul functioneaza chiar daca filtrul se defecteaza Sleep mode atunci cnd reducerea armonicelor nu este necesara Respecta normele EN 60034-17 pentru dU/dt Factor de putere > 0.98 Respecta standardele IEEE

5/26/2018 4

8/9

Low Harmonic drive current waveform

De ce suntem aa de buni i rapizi n reducerea armonicelor?

Semnalul de control pentru IGBT-uri vine de la sistemul de masura a curentului i acest lucruface ca raspunsul filtrului sa fie dat ntr-o jumatate de perioada, la orice schimbare a retelei.

Exista doua tehnologii de comutatie:

Y Control VectorialY Control Direct

Control Vectorial:Cunoscut ca i control PEM (HW sau SW).Toti producatorii de filtre AAF folosesc control PWM (ngeneral SW).Exista mai multe variante.Avantaje: Acuratete, THiD50th redus i reducereeficienta a armonicelor.Control direct:Semnalele de control a IGBT-urilor vin direct de lasistemul de masura de curent.Avantaje: Rapid i fiabil la schimbarile de retea.

Aplicatii unde e nevoie de supravegherea armonicelor.

5/26/2018 4

9/9

Danfoss Drives Romania este gata sa va ajute n alegerea i instalareasolutiei optime pentru aplicatia dumneavoastra. Daca aveti ntrebarisuplimentare, va rugam sa ne contactati. Suntem aici ca sa va ajutam!

3.ntrebare:Pentru ce montam n instalatie filtrul activ Danfoss VLT AAF 006?

a)reducerea armonicelor, reducerea puterii reactivei echilibrarea consumului pe cele3 faze

b)Tensiune continua stabilac)Pentru a reduce curentul RMS

Raspunsul trebuie trimis catre departamentul local de marketing la adresa: email.