Manufaktur industri
Industri Internet of Things | bahan industri | Pemeliharaan dan Perbaikan Peralatan | Pemrograman industri |
home  MfgRobots >> Manufaktur industri >  >> Manufacturing Technology >> Teknologi Industri

Prinsip Dasar Drive Regeneratif – Bagian 2

Menindaklanjuti artikel kami sebelumnya yang memberikan ikhtisar singkat tentang operasi penggerak regeneratif, di sini kita melihat beberapa faktor khusus yang perlu dipertimbangkan dengan operasi regeneratif.


Efek pada jaringan listrik (jaringan listrik AC)

Peraturan

Ini adalah peraturan yang diberlakukan oleh perusahaan listrik untuk memastikan bahwa pembangkit listrik tertanam tidak mengganggu keamanan atau keandalan pasokan listrik. Sisa dari bagian ini mencakup topik paling penting yang dikendalikan oleh peraturan. Jika sistem regen akan digunakan sebagai generator yang disengaja maka harus mematuhi peraturan yang berlaku di tempat penggunaan. Jika tidak, maka topik yang dibahas tetap harus dipertimbangkan setiap kali peringkat sistem regen saat ini merupakan bagian yang cukup besar dari peringkat sistem tenaga lokal, untuk memastikan bahwa jika terjadi kesalahan atau malfungsi, tidak ada kerusakan yang akan terjadi pada peralatan lain yang terhubung. .

Arus Hubung Singkat

Generator lokal berkontribusi pada arus yang menjadi gangguan listrik (korsleting), dan dapat mempengaruhi keselamatan atau peringkat yang diperlukan dari switchgear listrik. Dalam setiap instalasi generator yang diusulkan, arus gangguan tambahan harus dihitung. Namun inverter Regen memiliki dampak yang dapat diabaikan, karena proteksi arus berlebih elektronik memutus arus berlebih jauh lebih cepat daripada yang dapat dilakukan oleh pemutus sirkuit atau sekering. Arus hubung singkat puncak untuk inverter CT generasi sekarang adalah 260% dari arus pengenal, dan setelah inverter trip, arus meluruh ke nol dalam waktu kurang dari 4 ms (tergantung pada nilai choke a.c.). Arus puncak untuk peringkat proteksi diambil alih setidaknya satu setengah siklus dari frekuensi suplai. Faktor-faktor ini bersama-sama membuat kontribusi arus gangguan dapat diabaikan.

Operasi pulau

Jika jaringan listrik terputus dari instalasi di mana generator beroperasi, maka ada kemungkinan terjadi “pulau” listrik di mana pembangkit lokal secara tidak sengaja membuat beban lokal tetap diberi energi. Ini sangat tidak mungkin, karena tanpa gubernur yang dirancang khusus untuk mengatur frekuensi, tidak ada yang bisa memastikan pasokan dan permintaan seimbang. Biasanya frekuensi dengan cepat bergerak keluar dari jangkauan kerja dan sistem trip. Juga, tidak ada kontrol tegangan atau daya reaktif. Namun jika sebuah pulau benar-benar terjadi maka akan ada risiko keselamatan bagi pekerja listrik, dan risiko kerusakan peralatan lokal di pulau tersebut jika tegangan atau frekuensi bergerak di luar jangkauan amannya.

Jika sistem Regen memiliki sumber energi (misalnya mesin, baterai atau penyimpan energi lainnya) sehingga pengoperasian pulau dapat dilakukan, maka perlindungan harus diberikan terhadap kerusakan pulau yang terjadi. Rentang frekuensi drive regen harus dibatasi dalam pengaturan parameter ke kisaran yang aman, dan relai tegangan lebih harus dimasukkan untuk membuat inverter trip jika tegangan menjadi berlebihan.

Untuk generator yang disengaja ada standar untuk perlindungan pulau (kadang-kadang disebut sebagai perlindungan "Loss of Mains" (LOM). Beberapa di antaranya memerlukan inverter untuk mengoperasikan algoritma khusus untuk mendeteksi kondisi pulau, yang tersedia sebagai fasilitas standar di Drive Unidrive M. Beberapa di antaranya memerlukan relai perlindungan independen yang disetujui.

Pulau Disengaja, pembuatan cadangan

Harap dicatat bahwa regen inverter tidak dapat digunakan sebagai generator yang berdiri sendiri, misalnya sebagai suplai cadangan jika terjadi kehilangan suplai utama. Ini hanya dapat digunakan bersama dengan suplai yang ada yang disinkronkan.

Berkendara melalui

Generator yang disengaja mungkin diperlukan untuk terus beroperasi selama gangguan jaringan listrik. Situasi yang paling umum adalah ketika gangguan (hubung singkat) terjadi di suatu tempat di jaringan listrik yang mengakibatkan penurunan tegangan secara tiba-tiba di terminal generator. Ini mungkin seimbang atau tidak seimbang antara tiga fase. Selama perjalanan, mungkin tidak mungkin untuk terus menghasilkan daya pengenal jika tegangannya terlalu rendah, tetapi arus reaktif diperlukan untuk mendukung tegangan dan membantu jaringan dalam memulihkan kontrol setelah sirkuit yang rusak diputuskan oleh perangkat perlindungan otomatis.

AFE sederhana cukup sensitif terhadap gangguan tegangan karena pengoperasiannya bergantung pada keseimbangan yang akurat antara bentuk gelombang tegangan listrik dan yang dihasilkan di dalam inverter. Kecuali memiliki kemampuan ridethrough, ia lebih cenderung menyebabkan gangguan perjalanan daripada penyearah sederhana. Unidrive M memiliki kemampuan berkendara yang dapat dipilih yang memenuhi persyaratan standar nasional utama seperti pedoman BDEW untuk generator yang terhubung ke jaringan MV.

Penting untuk dipahami bahwa dalam operasi regeneratif normal, inverter Regen menyesuaikan output dayanya ke sistem daya AC untuk mengatur tegangan bus DC ke nilai yang diinginkan. Selama gangguan tegangan, ia tidak dapat lagi menghasilkan daya pengenal penuhnya, sehingga ia mungkin tidak dapat melanjutkan pengaturan tegangan DC. Sumber daya kemudian harus mengambil alih peran ini. Jika tidak melakukan ini maka mungkin ada perjalanan tegangan berlebih jika daya yang masuk melebihi daya yang keluar. Atau resistor pengereman dapat dihubungkan untuk menyerap daya berlebih.

Pengaturan Daya dan Frekuensi

Keseimbangan pasokan dan permintaan di jaringan listrik AC dicapai dengan mengatur frekuensi. Generator yang disengaja mungkin diperlukan untuk membantu dalam hal ini dengan menanggapi perintah daya eksternal, atau untuk menerapkan fungsi kontrol daya terhadap frekuensi. Ini dapat diprogram sebagai aplikasi di drive.

Harmonik dan interharmonik

Seperti yang dibahas di blog regen pertama, inverter regen menghasilkan tingkat arus harmonik sejati yang dapat diabaikan, yaitu pada kelipatan bilangan bulat dari frekuensi suplai AC. Ini berinteraksi dengan harmonik yang ada pada suplai, dan juga menghasilkan produk modulasi PWM. Ini adalah frekuensi tinggi yang selama bertahun-tahun dianggap berada di luar jangkauan harmonik, yang umumnya dianggap berakhir pada urutan 40. Namun standar dan instrumen teknis yang lebih baru mulai mempertimbangkan harmonik hingga urutan 100.

Misalnya, ambil sistem yang beroperasi pada frekuensi saluran nominal 60 Hz dan frekuensi switching 3 kHz. Frekuensi terkait switching utama yang ada akan menjadi 2880 Hz dan 3120 Hz. Ini adalah 48 dan 52 kali frekuensi suplai. Namun kedua frekuensi tersebut bukanlah besaran yang sebanding, atau dengan kata lain tidak terkunci fasa. Jika frekuensi saluran adalah 60,1 Hz maka frekuensi produk yang setara adalah 2879,8 Hz dan 3120,2 Hz. Ketika instrumen analisis harmonik terhubung dalam sistem seperti itu, mungkin akan menunjukkan ini sebagai harmonik ke-48 dan ke-52, jika memiliki bandwidth standar 5 Hz, atau mungkin menunjukkan ketidakmampuan untuk menyinkronkan data.

Jika frekuensi switching adalah 4 kHz maka frekuensi utama yang ada adalah 3880 Hz dan 4120 Hz yang bukan frekuensi harmonik. Mereka akan diindikasikan sebagai "interharmonik" oleh penganalisis dengan fasilitas interharmonik, atau mereka mungkin diabaikan oleh penganalisis harmonik dasar dengan bandwidth 5 Hz normal.

Harmonik dan interharmonik yang dibahas di atas adalah semua set 3 fase dengan urutan fase positif atau negatif. Ini berarti bahwa tidak seperti tegangan “kebisingan” mode umum frekuensi tinggi, tegangan tersebut dilewatkan melalui transformator dan dapat menyebabkan gangguan di luar transformator suplai lokasi. Filter frekuensi switching diperlukan untuk mengurangi besarnya ke nilai yang dapat diterima.

Interaksi dengan sumber/sink daya DC – kontrol tegangan

Ketika sistem regen terhubung ke sumber atau beban DC, perhatian harus diberikan pada kontrol tegangan DC. Dalam sistem penggerak yang beregenerasi, penggerak mesin menjadi sumber daya konstan secara efektif, dan inverter regen menyesuaikan ekspor dayanya untuk menyeimbangkan daya yang masuk pada tegangan DC yang diinginkan. Sistem lain mungkin memiliki karakteristik yang sangat berbeda. Misalnya, dalam inverter PV, tegangan dan arus DC dikendalikan oleh kurva tegangan/arus array PV untuk insolasi dan suhu yang diberikan. Inverter tidak secara alami “tahu” tegangan mana yang harus dipilih, sehingga referensi tegangan DC inverter regen harus disesuaikan dengan algoritma MPPT untuk menemukan titik daya yang optimal.

tegangan mode umum suplai DC

Pasokan DC dalam sistem regen memiliki tegangan mode umum yang tidak biasa, yaitu tegangan rata-rata antara kutub dan tanahnya. Analisis bentuk gelombang tegangan penuh cukup kompleks, tetapi mengacu pada skema yang disederhanakan pada Gambar 1 dari blog pertama, Anda dapat menyimpulkan bahwa ketika salah satu pasangan transistor inverter input mengubah statusnya, kecenderungannya adalah untuk tegangan rangkaian bus DC berubah dengan langkah yang sama dengan V_DC, sehubungan dengan ground. Sebenarnya langkah dibatasi oleh pembagian tegangan di sekitar input choke ke 1/3 V_DC. Langkah ini terjadi setiap kali fase beralih, yaitu enam kali dalam setiap siklus switching PWM.

Ini berarti bahwa ketika suplai AC adalah suplai LV utama konvensional dengan netral terhubung ke ground, bus DC membawa tegangan mode umum tinggi yang merupakan pola PWM kompleks dengan tepi naik cepat, yang berisi spektrum frekuensi yang luas. Beberapa dari efek ini diberikan dalam daftar berikut:

  1. Tidak ada drive yang terhubung ke bus DC, maupun inverter Regen itu sendiri, yang harus memiliki kapasitor filter EMC internal, karena kapasitor ini dapat kelebihan beban oleh tegangan mode umum, dan akan menyebabkan arus ground yang bersirkulasi tinggi. dalam kerusakan inverter.
  2. Tidak ada filter RFI yang harus dihubungkan ke bus DC, untuk alasan yang sama seperti pada 1.
  3. Bus DC “berisik”, jadi jika didistribusikan melalui konduktor yang tidak disekat dapat menyebabkan gangguan pada sirkuit sinyal terdekat. Jika daya DC akan didistribusikan melalui jarak yang signifikan, itu harus dalam kabel yang disaring. Namun jika kabelnya panjang maka arus ground frekuensi tinggi dalam kapasitansi nyasarnya akan menyebabkan hilangnya daya tambahan pada choke Regen.
  4. Tidak ada peralatan lain yang dapat disambungkan ke bus DC kecuali jika telah dipastikan dapat mentolerir tegangan mode umum. (Misalnya, peralatan yang dirancang untuk bekerja dari suplai DC kemungkinan memiliki filter RFI sendiri, yang tidak dapat mentolerir tegangan mode umum. Namun, sebagian besar transduser arus dan tegangan dirancang untuk mentoleransi tegangan mode umum.)

Untuk aplikasi khusus di mana efek ini tidak dapat diterima, salah satu solusinya adalah menggunakan transformator isolasi pada input sehingga suplai AC diisolasi dari ground. Kemudian dimungkinkan untuk beroperasi dengan satu kutub bus DC yang terhubung ke ground secara langsung, sehingga tidak ada tegangan mode umum. Atau dapat dihubungkan melalui kapasitor ke ground atau filter RFI sesuai kebutuhan, untuk mengurangi kebisingan mode umum frekuensi tinggi yang kemungkinan besar menyebabkan gangguan. Ini digunakan misalnya dalam inverter fotovoltaik, dan dalam sistem di mana daya DC harus didistribusikan ke beberapa beban.

Filter, Impedansi suplai, Kontrol arus

Filter frekuensi switching telah dibahas di atas sehubungan dengan menghindari interferensi ke peralatan lain yang terhubung ke sirkuit suplai yang sama. Filter juga harus dipertimbangkan dalam hal pengaruhnya terhadap sistem kontrol inverter.

Dalam inverter 3 kHz frekuensi pergantian filter sekitar 800 Hz, sehingga memberikan redaman yang berguna pada 2900 Hz. Perputaran agak dipengaruhi oleh impedansi suplai, yang tidak diketahui untuk frekuensi yang tidak biasa ini. Ini berarti bahwa penguatan loop arus pada inverter tidak boleh disetel terlalu tinggi jika tidak, stabilitas di sekitar 800 Hz menjadi marginal dan sistem menjadi sensitif terhadap gangguan dan dapat mengalami malfungsi. Untuk sebagian besar aplikasi penggerak konvensional, di mana sistem regen adalah salah satu dari banyak beban dalam jaringan distribusi LV industri, terdapat redaman alami yang cukup sehingga tidak ada persyaratan khusus yang muncul. Nilai default biasanya efektif.

Jika satu atau lebih sistem regen disuplai dari suplai khusus, dengan sedikit yang terhubung, loop arus mungkin kurang teredam. Ini dapat diidentifikasi dengan mudah menggunakan osiloskop untuk melihat bentuk gelombang arus saluran, karena ledakan osilasi ("dering") terjadi dengan periode sekitar 800 Hz, sering kali pada 6 titik di setiap siklus listrik. Dalam situasi ini stabilitas dapat diperoleh kembali dengan mengurangi suku P pada loop kendali arus. Mungkin juga perlu untuk mengurangi penguatan loop tegangan untuk menghindari kontrol tegangan underdamped yang disebabkan oleh loop arus yang lebih lambat. Jika aplikasinya sangat dinamis sehingga gain yang lebih rendah ini tidak dapat diterima, maka diperlukan metode alternatif untuk meningkatkan redaman. Ada dua opsi:

  1. Tambahkan kapasitor filter lebih lanjut. Ini menurunkan frekuensi pergantian filter ke nilai di mana loop kontrol saat ini memiliki jeda fase yang lebih sedikit dan dapat berkontribusi pada redaman aktif.
  2. Gunakan filter teredam. Ini menggunakan beberapa kapasitor tambahan dan resistor kecil untuk memberikan redaman. Informasi lebih lanjut tersedia dari Dukungan Teknis CT.

Kedua opsi telah digunakan secara efektif. Kelemahan dari opsi 1. adalah bahwa beberapa kapasitor mungkin diperlukan, menempati ruang dan juga menyebabkan arus reaktif berdiri tinggi yang kemudian mungkin harus diimbangi oleh fungsi kontrol arus reaktif inverter. Kelemahan dari opsi 2. adalah bahwa resistor menyebabkan beberapa kehilangan daya, dan juga harus dilindungi dari kelebihan beban jika terjadi harmonik abnormal pada suplai, membuat opsi ini agak rumit.


Teknologi Industri

  1. Pembagi Saat Ini
  2. Turunan dari Fungsi Daya dari e
  3. Kepatuhan Impor 101:Mengikuti Empat Prinsip Dasar
  4. Arus, daya, dan torsi dalam penggerak kecepatan variabel
  5. Pengantar Harmonik:Bagian 2
  6. Efisiensi Energi Dengan Penggerak Kecepatan Variabel (Bagian 2)
  7. Efisiensi Energi Dengan Penggerak Kecepatan Variabel (Bagian 1)
  8. Apa prinsip dasar penggilingan silinder?
  9. Seri Ikhtisar UID – Bagian II – Keadaan UID Saat Ini
  10. Silinder dalam GD&T