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: j.szymanski@pr.radom.pl
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.