“Non-linear berarti sulit untuk dipecahkan,” Arthur Mattuck, seorang ahli matematika di Massachusetts Institute of Technology (MIT), pernah berkata.Tapi itu harus diatasi ketika nonlinier diterapkan pada beban listrik, karena menghasilkan arus harmonik dan berdampak negatif pada distribusi daya-dan itu mahal.Di sini, Marek Lukaszczyk, Manajer Pemasaran WEG Eropa dan Timur Tengah, produsen dan pemasok global teknologi motor dan penggerak, menjelaskan cara mengurangi harmonisa dalam aplikasi inverter.
Lampu neon, catu daya switching, tungku busur listrik, penyearah dan konverter frekuensi.Semua ini adalah contoh perangkat dengan beban non-linear, yang berarti perangkat menyerap tegangan dan arus dalam bentuk pulsa pendek yang tiba-tiba.Mereka berbeda dari perangkat yang memiliki beban linier — seperti motor, pemanas ruang, transformator yang diberi energi, dan lampu pijar.Untuk beban linier, hubungan antara bentuk gelombang tegangan dan arus adalah sinusoidal, dan arus setiap saat sebanding dengan tegangan yang dinyatakan oleh hukum Ohm.
Satu masalah dengan semua beban non-linear adalah beban tersebut menghasilkan arus harmonik.Harmonik adalah komponen frekuensi yang biasanya lebih tinggi dari frekuensi fundamental catu daya, antara 50 atau 60 Hertz (Hz), dan ditambahkan ke arus fundamental.Arus ekstra ini akan menyebabkan distorsi bentuk gelombang tegangan sistem dan mengurangi faktor dayanya.
Arus harmonik yang mengalir dalam sistem kelistrikan dapat menghasilkan efek lain yang tidak diinginkan, seperti distorsi tegangan pada titik-titik interkoneksi dengan beban lain, dan kabel yang terlalu panas.Dalam kasus ini, pengukuran distorsi harmonik total (THD) dapat memberi tahu kita berapa banyak distorsi tegangan atau arus yang disebabkan oleh harmonisa.
Pada artikel ini, kita akan mempelajari cara mengurangi harmonisa dalam aplikasi inverter berdasarkan rekomendasi industri untuk pemantauan dan interpretasi fenomena yang benar yang menyebabkan masalah kualitas energi.
Inggris menggunakan Rekomendasi Rekayasa (EREC) G5 dari Asosiasi Jaringan Energi (ENA) sebagai praktik yang baik untuk mengelola distorsi tegangan harmonik dalam sistem transmisi dan jaringan distribusi.Di Uni Eropa, rekomendasi ini biasanya dimuat dalam arahan kompatibilitas elektromagnetik (EMC), yang mencakup berbagai standar International Electrotechnical Commission (IEC), seperti IEC 60050. IEEE 519 biasanya merupakan standar Amerika Utara, tetapi perlu dicatat bahwa IEEE 519 berfokus pada sistem distribusi daripada perangkat individual.
Setelah tingkat harmonik ditentukan oleh simulasi atau pengukuran, ada banyak cara untuk meminimalkannya agar tetap dalam batas yang dapat diterima.Tapi apa batas yang bisa diterima?
Karena tidak layak secara ekonomi atau tidak mungkin untuk menghilangkan semua harmonik, ada dua standar internasional EMC yang membatasi distorsi tegangan catu daya dengan menentukan nilai maksimum arus harmonik.Mereka adalah standar IEC 61000-3-2, cocok untuk peralatan dengan arus pengenal hingga 16 A (A) dan ≤ 75 A per fase, dan standar IEC 61000-3-12, cocok untuk peralatan di atas 16 A.
Batas harmonisa tegangan harus menjaga THD (V) dari point of common coupling (PCC) pada ≤ 5%.PCC adalah titik di mana konduktor listrik dari sistem distribusi daya dihubungkan ke konduktor pelanggan dan setiap transmisi daya antara pelanggan dan sistem distribusi daya.
Rekomendasi ≤ 5% telah digunakan sebagai satu-satunya persyaratan untuk banyak aplikasi.Inilah sebabnya mengapa dalam banyak kasus, hanya menggunakan inverter dengan penyearah 6-pulsa dan reaktansi input atau induktor tautan arus searah (DC) sudah cukup untuk memenuhi rekomendasi distorsi tegangan maksimum.Tentu saja, dibandingkan dengan inverter 6-pulsa tanpa induktor di tautan, menggunakan inverter dengan induktor tautan DC (seperti CFW11, CFW700, dan CFW500 milik WEG) dapat mengurangi radiasi harmonik secara signifikan.
Jika tidak, ada beberapa opsi lain untuk mengurangi harmonisa sistem dalam aplikasi inverter, yang akan kami perkenalkan di sini.
Salah satu solusi untuk mengurangi harmonisa adalah dengan menggunakan inverter dengan penyearah 12 pulsa.Namun, cara ini biasanya hanya digunakan jika trafo sudah terpasang;untuk beberapa inverter yang terhubung ke tautan DC yang sama;atau jika pemasangan baru memerlukan transformator yang didedikasikan untuk inverter.Selain itu, solusi ini cocok untuk daya yang biasanya lebih besar dari 500 kilowatt (kW).
Metode lain adalah dengan menggunakan inverter drive arus aktif (AC) 6-pulsa dengan filter pasif pada input.Metode ini dapat mengoordinasikan level tegangan yang berbeda-tegangan harmonik antara tegangan menengah (MV), tegangan tinggi (HV), dan tegangan ekstra tinggi (EHV)-dan mendukung kompatibilitas dan menghilangkan efek buruk pada peralatan sensitif pelanggan.Meskipun ini adalah solusi tradisional untuk mengurangi harmonisa, ini akan meningkatkan kehilangan panas dan mengurangi faktor daya.
Ini membawa kita ke cara yang lebih hemat biaya untuk mengurangi harmonisa: gunakan inverter dengan penyearah 18-pulsa, atau terutama drive DC-AC yang ditenagai oleh tautan DC melalui penyearah 18-pulsa dan transformator pemindah fase.Penyearah pulsa adalah solusi yang sama apakah itu 12-pulsa atau 18-pulsa.Meskipun ini adalah solusi tradisional untuk mengurangi harmonisa, karena biayanya yang tinggi, ini biasanya hanya digunakan jika trafo telah dipasang atau trafo khusus untuk inverter diperlukan untuk pemasangan baru.Daya biasanya lebih besar dari 500 kW.
Beberapa metode penekanan harmonik meningkatkan kehilangan panas dan mengurangi faktor daya, sedangkan metode lain dapat meningkatkan kinerja sistem.Solusi bagus yang kami rekomendasikan adalah menggunakan filter aktif WEG dengan penggerak AC 6-pulsa.Ini adalah solusi yang sangat baik untuk menghilangkan harmonik yang dihasilkan oleh berbagai perangkat
Terakhir, ketika daya dapat diregenerasi ke jaringan, atau ketika banyak motor digerakkan oleh satu tautan DC, solusi lain menarik.Artinya, penggerak regeneratif ujung depan aktif (AFE) dan filter LCL digunakan.Dalam hal ini, pengemudi memiliki penyearah aktif di input dan mematuhi batas yang disarankan.
Untuk inverter tanpa DC link—seperti inverter CFW500, CFW300, CFW100 dan MW500 milik WEG sendiri—kunci untuk mengurangi harmonisa adalah reaktansi jaringan.Ini tidak hanya menyelesaikan masalah harmonik, tetapi juga memecahkan masalah energi yang disimpan di bagian reaktif inverter dan menjadi tidak efektif.Dengan bantuan reaktansi jaringan, inverter fase tunggal frekuensi tinggi yang dimuat oleh jaringan resonansi dapat digunakan untuk mewujudkan reaktansi yang dapat dikontrol.Keuntungan dari metode ini adalah energi yang tersimpan dalam elemen reaktansi lebih rendah dan distorsi harmonik lebih rendah.
Ada cara praktis lain untuk menangani harmonik.Salah satunya adalah dengan meningkatkan jumlah beban linier relatif terhadap beban non-linier.Cara lain adalah dengan memisahkan sistem catu daya untuk beban linier dan non linier sehingga terdapat batas THD tegangan yang berbeda antara 5% dan 10%.Metode ini sesuai dengan rekomendasi teknik (EREC) G5 dan EREC G97 yang disebutkan di atas, yang digunakan untuk mengevaluasi distorsi tegangan harmonik dari pembangkit dan peralatan nonlinier dan resonansi.
Metode lain adalah dengan menggunakan penyearah dengan jumlah pulsa yang lebih besar dan memasukkannya ke dalam transformator dengan beberapa tahap sekunder.Trafo multi-belitan dengan beberapa belitan primer atau sekunder dapat dihubungkan satu sama lain dalam jenis konfigurasi khusus untuk memberikan tingkat tegangan keluaran yang diperlukan atau untuk menggerakkan beberapa beban pada keluaran, sehingga memberikan lebih banyak opsi dalam distribusi daya dan fleksibilitas sistem.
Terakhir, ada operasi penggerak regeneratif dari AFE yang disebutkan di atas.Penggerak AC dasar tidak dapat diperbarui, yang berarti tidak dapat mengembalikan energi ke sumber daya-ini tidak cukup, karena dalam beberapa aplikasi, memulihkan energi yang dikembalikan merupakan persyaratan khusus.Jika energi regeneratif perlu dikembalikan ke sumber listrik AC, inilah peran penggerak regeneratif.Penyearah sederhana diganti dengan inverter AFE, dan energi dapat dipulihkan dengan cara ini.
Metode ini memberikan berbagai pilihan untuk memerangi harmonik dan cocok untuk berbagai jenis sistem distribusi daya.Tetapi mereka juga dapat menghemat energi dan biaya secara signifikan dalam berbagai aplikasi dan memenuhi standar internasional.Contoh-contoh ini menunjukkan bahwa selama teknologi inverter yang tepat digunakan, masalah non-linearitas tidak akan sulit dipecahkan.
For more information, please contact: WEG (UK) LtdBroad Ground RoadLakesideRedditch WorcestershireB98 8YPT Tel: +44 (0)1527 513800 Email: info-uk@weg.net Website: https://www.weg.net
Proses dan kontrol Today tidak bertanggung jawab atas konten artikel dan gambar yang dikirim atau diproduksi secara eksternal.Klik di sini untuk mengirimi kami email yang memberi tahu kami tentang kesalahan atau kelalaian yang terkandung dalam artikel ini.