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矩阵驱动技术:变频器管理谐波问题的关键技术

变频器由于其优异的控制能力和效率,主要用于驱动电机。然而,大多数传统变频器会非线性吸收电流,这是其功率转换过程的一部分,产生的失真电流波形意味着存在更高的谐波。谐波会导致上游用电设备发热,降低功率因数,降低效率,产生电压谐波,可能导致设备出现相关问题。

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输入谐波滤波器是一种常用的解决谐波的方法,通过捕获谐波来隔离电源和变频器的非线性电流消耗。给系统增加设备会增加成本和空间,降低效率。该滤波器的替代方案是矩阵驱动技术,可以在不增加外设的情况下降低谐波。以下六个方面是采用矩阵驱动技术的潜在好处。

变频器/逆变器

通常,矩阵驱动器的谐波小于变频器输入端总谐波失真(THD)的5%。

1.测试谐波

低输入电流谐波性能是使用矩阵技术进行功率转换的关键优势。当运行电机时,电流从低谐波水平的线路中引出。通常,矩阵驱动器的谐波小于变频器输入端总谐波失真(THD)的5%。输入滤波器可以减少传统变频器产生的谐波。矩阵驱动在整个负载曲线中的谐波始终低于带谐波滤波器的变频器。

2.测试效率

谐波滤波器需要额外的设备和线路来保持低谐波。结果,与矩阵驱动器相比,整个负载范围内的效率较低,而矩阵驱动器确保低输入电流谐波,效率接近98%,并且在整个工作范围内保持工作效率。

3.测试无功功率

除了低效率之外,输入谐波滤波器还需要大电容来保持低谐波电流性能。大电容意味着更高的无功电流,它在线路和滤波器之间循环,导致额外的损耗并降低系统效率。公用事业公司通常按千伏安用量收费。大量的无功功率会大大增加千伏安,导致公用事业成本高于实际功率需求。

小输入滤波器将电源与逆变器的交流-交流电源输出隔离,并将再生的波形转换回干净的正弦波,以节省可能浪费的能量。驱动电机时,变频器吸收来自电源的低谐波电流,无需谐波滤波器。

过滤器

过滤器需要为几个设备额外布线,这些设备需要安装在保护盖或更大的面板中。

再生

绝缘栅双极晶体管(IGBT)开关将交流输入电源连接到交流输出电源,因此它可以自动向电路输送再生能量。当这种情况发生时,电压通常被重定向到同一电源上的其他负载,这意味着从电力公司获得的电力较少,从而降低了公用电力消耗和公用电力成本。

输入谐波滤波器可以降低输入电流谐波,但不能再生。对于使用谐波滤波器的再生,需要额外的元件来耗散或再生应用产生的能量。没有它们,在电机运行期间可能会出现不希望的驱动故障。

5.复杂性

矩阵驱动器的电源布线和电源监控只需要简单的三线输入和三线输出。这些过滤器的几个设备需要额外布线,这些设备需要安装在保护罩或更大的面板中。除了驱动电机所需的变频器接线和面板外,还需要与滤波器相关的接线和设备。

6.无跳闸和无故障运行

输入谐波滤波器设计需要大量电容来维持低谐波。这种大电容意味着更高的无功电流和更高的千伏安要求,这将降低效率并增加运行成本。这些滤波器也提高了电压。当逆变器不运行电机或在轻负载条件下运行时,输入滤波器电路将提升线路电压以增加逆变器的DC总线电压,从而导致过压情况。这种情况可能会导致故障或妨碍操作。

增加设备可以克服电压升高的影响。接触器可以在空载和低速运行时隔离电容器,解决逆变器DC母线电压高和过电压跳闸的问题,但可能会阻碍轻载下的低谐波运行。矩阵驱动器提供无跳闸操作。

滤波器是治理变频器谐波的有效方法。然而,过滤器增加了设备、安装空间和时间以及布线的成本。矩阵驱动技术可以消除低谐波电流,实现电机再生,简化安装、启动和操作。

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