Účinky měničů na elektrickou síť

Účinky měničů na elektrickou síť Výkonová elektronika - přednášky

Projekt ESF CZ.1.07/2.2.00/28.0050 Modernizace didaktických metod a inovace výuky technických předmětů.

Elektromagnetická kompatibilita

• Definice pojmů podle normy ČSN IEC 1000-2-1 – Elektromagnetická kompatibilita (EMC – Electromagnetic compatibility) • Schopnost zařízení nebo systému fungovat vyhovujícím způsobem ve svém elektromagnetickém prostředí bez vytváření nepřípustného elektromagnetického rušení pro cokoli v tomto prostředí

– Elektromagnetická interference (EMI-Electromagnetic interference) • zhoršení provozu přístroje, zařízení nebo systému způsobené elektromagnetickým rušením

– Elektromagnetické rušení • jakýkoli elektromagnetický jev, který může nežádoucím způsobem zasáhnout do výsledných parametrů (zhoršit činnost) přístroje, zařízení nebo systému, nepříznivě působit na živou nebo neživou hmotu. • signál v silovém obvodu, přívodu, elektromagnetický šum, změna v přenosovém prostředí, elektrostatické ovlivňování, výboj, indukované proudy v zemních smyčkách

Modernizace didaktických metod a inovace výuky technických předmětů

2


• Druhy elektromagnetického rušení – nízkofrekvenční • šíří se po drátě, nebo na krátkou vzdálenost polem • vyšší harmonické od základní harmonické sítě, mimo a subharmonické, signalizace po síti (HDO), • mg. pole transformátoru

– vysokofrekvenční • šíří se polem na velkou vzdálenost, částečně i drátem • vysílače v rádiovém pásmu, mobily, televize, přístroje se spínanými zdroji, přístroje a zařízení pro digitální přenos a zpracování dat, zdroje pro výbojky, komutátorové motory, zapalování spalovacích motorů,experimentální zařízení

– impulsní • šíří se po drátě i polem na velkou vzdálenost • blesk a elektrostatické výboje, vypínací procesy


3


• Optimální funkce zařízení v poli rušení


4


• EMC - Vysvětlení pojmů – Odolnost (proti rušení) – • schopnost přístroje, zařízení nebo systému být v provozu bez zhoršení charakteristik za přítomnosti elektromagnetického rušení.

– Úroveň – • velikost veličiny vyhodnocené předepsaným způsobem. (Úroveň veličiny může být vyjádřena v logaritmických jednotkách, například v decibelech vůči vztažné hodnotě.)

– Úroveň rušení – • úroveň daného elektromagnetického rušení měřeného předepsaným způsobem.

– Úroveň vyzařování • úroveň elektromagnetického rušení vyzařovaného konkrétním přístrojem, zařízením nebo systémem, měřená určeným způsobem.


5


• EMC - Vysvětlení pojmů – Mez vyzařování – • maximální dovolená úroveň vyzařování.

– Úroveň odolnosti – • maximální úroveň elektromagnetického rušení působícího na konkrétní přístroj, zařízení nebo systém, při kterém se nevyskytuje zhoršení provozu.

– Mez odolnosti – • nejnižší požadovaná úroveň odolnosti.

– Kompatibilní úroveň – • předepsaná úroveň rušení, při které by měla být přijatelně vysoká pravděpodobnost elektromagnetické kompatibility.


6


• Připojené měniče na síť – vstupní strana střídavá – – usměrňovače, střídavé měniče

• Účinky měničů na elektrickou síť • zpětné – – průběh napájecího proudu odlišný od napájecího napětí – vnitřní impedance sítě • příklad - napájení usměrňovačů

• přímé – – zařízení, které dodává proud do sítě – měniče pro fotovoltaiku, kompenzátory, DC/AC převody u HVDC vedení


7


• vliv usměrňovačů na síť – usměrňovače jsou součástí nepřímých měničů, spínaných zdrojů, – původní napětí sítě je harmonické, odběr proudu neharmonický (viz kapitola o usměrňovačích, amplitudový zákon) – fázový posun první harmonické, významný u řízených usměrňovačů. – přítomnost vnitřní impedance sítě – deformace napětí na připojených svorkách, ze sítě přitékají vyšší harmonické složky i na čistě lineární zátěž.

• vliv přímých střídavých měničů – fázové regulátory, cyklokonvertory (viz kapitola o AC měničích) – fázový regulátor – všechny liché harmonické, velikost podle úhlu řízení – cyklokonvertory – navíc subharmonické složky


8


• Zařízení pro redukci vlivu měničů na síť – pasivní / aktivní – filtry na vstupu (především pro vysoké frekvence) – kompenzace jalové složky první harmonické – klasické kompenzátory (rotační – synchronní stroj), kompenzátory s kondenzátorem – redukce vyšších harmonických způsobených měniči • aktivní filtry, • sací filtry • dolní propusti

• Řízené měniče určené pro řízení EMC (aktivní) – měniče pro skokovou kompenzaci účiníku – měniče pro plynulou kompenzaci účiníku – aktivní filtry s třífázovým H – mostem


9


• Kompenzace účiníku – pro jedno nebo více zařízení (individuální nebo skupinová kompenzace) – rotační (synchronní stroj) nebo statická kompenzace

• Statická kompenzace – klasická (paralelní kompenzace, připojení samostatných kondenzátorů) – hrazená kompenzace – připojení ochranných tlumivek, které omezují proudy vyšších harmonických přicházejících ze sítě


10


• Hrazená kompenzace – pro statické kompenzátory, zvýšení impedance pro vyšší kmitočty – omezení proudu vyšších harmonických, které přicházejí ze sítě a zatěžují kompenzační kondenzátory – zatěžuje méně zdroje HDO

• Parametry hrazené kompenzace – od kompenzačního dvojpólu se na jmenovité frekvenci sítě 𝑓𝑛 očekává kompenzační výkon 𝑄𝐶 = 𝑈𝑛2 /𝑋𝐶 , tedy 𝑋𝐶 = 𝑈𝑛2 /𝑄𝐶 (nehrazená) – rezonanční frekvence 𝑓𝑟 musí být pod nejnižší významnou vyšší harmonickou sítě (např 250 Hz) - (𝑓𝑟 = 1/(2𝜋 𝐿𝐶) – definuje se činitel zatlumení p = 1/n2r pro 𝑛𝑟 =

𝑓𝑟 𝑓𝑛

– reaktance kompenzačního článku: 𝑋𝐿𝐶 = 1 − 𝑝 𝑋𝐶 – požadované napětí kondenzátoru (vliv rezonance): 𝑈𝐶 =

𝑈𝑛 1−𝑝

– výsledná reaktance kondenzátoru: 𝑋𝐶𝐶 = 𝑈𝐶2 /𝑄𝐶 Modernizace didaktických metod a inovace výuky technických předmětů

11


• Řízená plynulá kompenzace pomocí fázového regulátoru – fázový regulátor zatížený induktorem umožňuje plynulou změnu fáze proudu – spojení s kompenzačním kondenzátorem.


12


• Řízená plynulá kompenzace pomocí fázového regulátoru –

obvodové schéma, časové průběhy


13


• Sací filtry – vícenásobný sériový LCR obvod, běžně naladěný na 5 a 7 harmonickou (250 a 350 Hz) a vyšší. • na těchto frekvencích mají malou impedanci.

– Odebírají ze sítě harmonické způsobené usměrňovači – Součást kompenzačních stanic


14


• Aktivní filtry – odčerpávají proudy tak, aby se zátěž jevila jako lineární: 𝑅𝐾 𝑖𝑢𝑟 = 𝑢𝑢𝑟 – různé metody řízení, – nákladné, universální, menší odběry, 𝑖𝑢𝑐 = 𝑖𝑢𝑙 − 𝑖𝑢𝑟 𝑖𝑣𝑐 = 𝑖𝑣𝑙 − 𝑖𝑣𝑟 𝑖𝑤𝑐 = 𝑖𝑤𝑙 − 𝑖𝑤𝑟 zapojení aktivního filtru:


15


• Rušení měničů na vysokých frekvencích – Frekvenční pásmo nad 10 kHz – vznik: • vf. složky proudů v měniči (strmé hrany obdélníkového průběhu) • sekundární jevy – strmé hrany působí zákmity na parazitních LC obvodech • Nelinearita (magnetické materiály, polovodičové prvky)

– řešení – odrušovací vf. filtry – • LC dolní propust nejméně 2 řádu, vhodná velikost kondenzátorů a induktorů


16


• Literatura – Kůs, V.: Vliv polovodičových měničů na napájecí soustavu. BEN 2002, ISBN 80-7300-062-8


17


Děkuji za pozornost

Tento materiál vznikl v rámci projektu ESF CZ.1.07/2.2.00/28.0050 Modernizace didaktických metod a inovace výuky technických předmětů, který je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem ČR.

Účinky měničů na elektrickou síť

Recommend Documents