Dr inż. J. Szymański

Strona 1

Harmoniczne prądu wytwarzane

przez prostowniki wejściowe

przemienników częstotliwości

• HARMONICZE PRADU I NAPIĘCIA W SIECI

- DEF. STAŁEJ HARMONICZNEJ

• TRÓJFAZOWY PROSTOWNIK DIODOWY JAKO

GENERATOR HARMONICZNYCH PRĄDU

dr inż. Jerzy Szymański
Politechnika Radomska
e-mail: [e-mail]

Dr inż. J. Szymański

Strona 2

Zniekształcenia prądu w układzie prostownika

sześciopulsowego - 3f6d

1

~
~
~

a

b
c

2

3

6

4

5

I

DC

V

ab

V

ac

V

bc

I

DC

I

a

I

b

I

c

Niesinusoidalny przepływ prądu
ze źródła

Pulsacyjny pobór energii ze źródła

Dr inż. J. Szymański

Strona 3

Stała harmonicznych H

c

%

100

max

2

2

1





















h

h

h

c

I

I

h

H

Dla wygodniejszego określania poziomu zniekształceń napięciowych
definiuje się stałą harmonicznych - Hc, :

Definicja Hc przypomina definicję THD, z tym że odnosi się do numeru

harmonicznej.

Obok w tabeli wartości H

c

dla

różnych
obwodów wejściowych przetwornic
częstotliwości

Typ obciążenia

H

c

[%]

Prostownik 6-pulsowy >350
Prostownik 6-pulsowy
z dławikiem ac/dc

150-350

Prostownik 12-pulsowy 100-150

%

100

1

max

2

2

)

(

)

1

(









h

h

h

I

I

THDi

2

)

1

(

1 THDi

I

I

RMS





Dr inż. J. Szymański

Strona 4

Prostownik 6-pulsowy z dławikiem dc

Analiza harmonicznych prądu
------------------------------------------------
Składowa podstawowa

36.22 A

THDi

42.51%

Wart. Skut. RMS

39.47 A

Stała harm. Hc

310 %

5’th

12.91 A

7’th

7.03 A

11’th

3.06 A

13’th

2.10 A

------------------------------------------------

Analiza harmonicznych prądu
------------------------------------------------
Składowa podstawowa

36.22 A

THDi

42.51%

Wart. Skut. RMS

39.47 A

Stała harm. Hc

310 %

5’th

12.91 A

7’th

7.03 A

11’th

3.06 A

13’th

2.10 A

------------------------------------------------

Dr inż. J. Szymański

Strona 5

Metody redukcji harmonicznych

Pasywne

///

Dławiki DC

///

Dławiki AC

/ / /

/ / /

/ / /

Prostownik 12-p

B6

B6

B6

B6

BUS A

BUS B

BUS C











Y



Y



Y



Y

15°

powielanie faz

Aktywne

///

Prostownik PWM

///

///

Filtry aktywne

Dr inż. J. Szymański

Strona 6

Relacja koszty - korzyści

0

20

40

60

80

100

3

f6

D

p

o

d

s

ta

w

o

w

y

3

f6

D

z

d

ła

w

ik

a

m

i a

c

3

f6

D

z

d

ła

w

ik

a

m

i d

c

K

o

m

b

o

3

f6

D

z

a

c

i

d

c

P

r.

Q

u

a

s

i 1

2

-

p

u

ls

o

w

y

P

r.

1

2-

p

u

ls

o

w

y

F

ilt

r

b

ie

rn

y

3

f6

T

a

k

ty

w

n

y

p

ro

s

to

w

n

ik

F

ilt

r

a

k

ty

w

n

y

T

H

D

i [

%

]

0

50

100

150

200

250

In

de

ks

k

os

zt

u

THDi max
THDi min
Indeks kosztu

Dr inż. J. Szymański

Strona 7

Przykład obliczeniowy wyznaczenia THDv

P o n i ż e j p o d a n o p r z y k ł a d w y z n a c z e n i a z n i e k s z t a ł c e ń n a p i ę c i o w y c h w o b w o d z i e w t ó r n y m t r a n s f o r m a t o r a S N o
m o c y 1 M V A , 1 0 / 0 . 4 0 k V ( e x = 5 % ) z k t ó r e g o z a s i l a n a j e s t 2 0 0 k W p r z e t w o r n i c a c z ę s t o t l i w o ś c i z 6 - p u l s o w y m
p r o s t o w n i k i e m w e j ś c i o w y m , w y p o s a ż o n a w d ł a w i k D C

.

Z n a m io n o w y p r ą d t r a n s f o r m a t o r a

I

S

V

n o m

n o m

n o m



3

kA

e

I

nom

45

.

1

400

3

6

1







P r ą d z w a r c i o w y t r a n s f o r m a t o r a

I

I

s c

n o m

x





kA

e

I

sc

0.

29

05

.

0

3

45

.

1





Z n a m io n o w y p r ą d p o d s t a w o w e j

h a r m o n ic z n e j n a z a s ila n iu

p r z e t w o r n ic y c z ę s t o t liw o ś c i.

nom

nom

NPC

H

V

P

I

3

1



A

e

I

NPC

H

290

400

3

3

200

1







S t a ła h a r m o n ic z n y c h p r z e t w o r n ic y

c z ę s t o t liw o ś c i ( H c )

w a r t o ś ć s z a c u n k o w a

3 5 0 %

Z n ie k s z t a łc e n ia n a p ię c i o w e , T H D v

SC

NPC

H

c

I

I

H

THDv

1



%

8.

4

3

0.

29

400

350





e

THDv

6kV/ 0.40 kV

1 MVA
ex=5%

3f6D

P=200 kW
H

c

=350%

(uwaga:
brak mocy biernej
na zasilaniu NPC)

Zniekształcenia
Napięciowe
określane są
dla tego punktu

NPC

Dr inż. J. Szymański

Strona 8

Podsumowanie

• HARMONICZE PRĄDU, A TYM SAMYM I NAPIĘCIA

GWAŁTOWNIE SIĘ ZWIĘKSZAJĄ PRZY
PRZEWYMIAROWANYCH LUB NIEDOCIĄŻONYCH
PRZEMIENNIKACH CZĘSTOTLIWOŚCI.

• PRZEMYSŁOWE PRZEMIENNIKI UNIWERSALNE TJ.

DEDYKOWANE DO NAPEDÓW STAŁO
I ZMIENNOMOMENTOWYCH I O PRZECIĄŻENIU

150-

200%

I

N

SĄ DUŻYM ŹRÓDŁEM HARMONICZNYCH

(

H

c

PRZY PRACY NOMINALNEJ

OK. 700%

)

• PRZEMIENNIKI DEDYKOWANE DO APLIKACJI

WENTYLATOROWO-POMPOWYCH SĄ DUŻYMI
ŹRÓDŁAMI ZABURZEŃ HARMONICZNYCH PRZY
GŁĘBOKIEJ REGULACJI PRĘDKOŚCI SILNIKA ZE
WZGLĘDU NA JEGO SZYBKIE ODCIĄŻANIE

Artykuł i prezentację udostępnię dla dydaktyki e-pocztą.