주파수 변환기 사용 시 전자기 호환성

전자기 적합성(EMC) 이것은 전자기장이 있는 상태에서 전기 또는 전자 장비가 정상적으로 작동하는 능력입니다. 동시에 장비는 근처에 있는 다른 장비나 시스템의 작동을 방해해서는 안 됩니다.

IEC(국제 에너지 위원회) EMC 지침은 유럽 경제 지역에서 사용되는 전기 장비에 대한 내성 및 방출 요구 사항을 설정합니다. EMC EN 61800-3 표준은 주파수 변환기에 대한 요구 사항을 다룹니다.

주파수 변환기는 전원의 사인파 순시값이 DC 링크 전압보다 높을 때만 소스에서 전류를 끌어옵니다. 피크 소스 전압 영역에서. 결과적으로 전류는 지속적으로 흐르지 않고 간헐적으로 매우 높은 피크 값으로 흐릅니다.

이러한 유형의 전류 파형에는 기본 주파수 구성 요소와 함께 다소 높은 비율의 고조파 구성 요소(공급 고조파)가 포함됩니다.

3상 주파수 변환기에서는 주로 5, 7, 11 및 13차 고조파로 구성됩니다. 이러한 전류는 공급 전압 파형의 왜곡을 유발하여 동일한 네트워크의 다른 전기 소비자에게 영향을 미칩니다.

또한 교류 전류는 역률 보정 회로 과전압으로 이어질 수 있는 일부 중요한 조건에서.

다음과 같은 경우 조건이 중요합니다.

• 설치 전력의 최소 10 ~ 20%는 인버터와 주파수 변환기의 제어되지 않는 정류기에 의해 형성됩니다.

• 보상 회로는 중단 없이 작동합니다.

• 가장 낮은 보상 단계는 공급 변압기 및 50Hz의 5 또는 7 고조파에 가까운 공진 주파수와 함께 공진 회로를 생성합니다. 약 250 또는 350Hz.

인버터 트랜지스터의 매우 빠른 스위칭의 결과로 펄스 폭 변조 전력망과 전기 모터에 부정적인 영향을 미치는 음향 효과가 관찰됩니다.

인버터의 트랜지스터 스위치를 빠르게 전환하면 모터 케이블을 통해 환경에 영향을 미치는 광대역 간섭 신호가 발생합니다. PWM 및 DTC 제어 전압 간격으로 인한 인덕턴스의 지속적인 변화는 모터 코어 시트의 길이에 약간의 변화(자기 변형)를 일으켜 모터 고정자 코어 스택에서 특징적인 변조 노이즈를 발생시킵니다.

주파수 변환기의 출력 전압은 고주파입니다. 직사각형 펄스열 동일한 진폭으로 다른 극성과 지속 시간으로.전압 펄스 전면의 가파른 정도는 인버터 전원 스위치의 스위칭 속도에 의해 결정되며 다른 반도체 장치를 사용할 때 다릅니다(예: IGBT 트랜지스터 즉 0.05 – 0.1μs).

전면이 가파른 펄스 신호가 통과하면 케이블에 웨이브 프로세스가 발생하고 모터 단자에 과전압이 발생합니다.

모터 케이블의 길이는 이를 통해 전파되는 고주파(펄스 프런트)의 길이에 따라 달라지며, 전압 펄스가 인덕션 모터의 권선에 인가되는 파장의 절반에 해당하는 케이블 길이가 중요합니다. DC 링크 전압의 두 배에 가까운 크기입니다.

전압 등급 0.4kV의 전기 드라이브에서 과전압은 1000V에 도달할 수 있습니다. 이 문제를 긴 케이블 문제라고 합니다.

입력 및 출력 필터가 있는 주파수 변환기의 블록 다이어그램

EMC 표준의 요구 사항을 충족하기 위해 라인 초크와 EMC 필터가 주파수 변환기 드라이브에 사용됩니다.

EMC 필터는 트랜스듀서에서 방출되는 음향 잡음을 줄이고 대부분의 트랜스듀서 유형은 공장에서 프로브 하우징에 내장되어 있습니다. 라인 리액터는 높은 돌입 전류와 그에 따른 라인 전류의 고조파를 줄이고 조정된 주파수 변환기의 서지 보호 기능을 개선하도록 설계되었습니다.

«긴 케이블» 문제에 대한 해결책은 전기 모터 단자의 과전압 및 돌입 전류를 제한하는 기술 솔루션을 적용해야 한다는 것입니다. 여기에는 출력 초크, 필터, 정현파 필터 설치가 포함됩니다.

주파수 변환기 연결 다이어그램

출력 초크는 주로 케이블 리셉터클의 과충전으로 인해 긴 모터 케이블에서 발생하는 전류 스파이크를 제한하고 모터 단자의 전압 상승을 약간 줄이는 역할을 하지만 모터 단자의 전압 피크는 줄이지 ​​않습니다.

리니어 초크

필터는 전압 상승을 제한하고 모터 단자의 전압 피크를 중요하지 않은 값으로 줄여 모터 절연을 보호하는 한편, 필터는 케이블 컨테이너가 주기적으로 재충전될 때 발생하는 전류 피크를 줄입니다.

EMC 필터

정현파 필터는 컨버터 출력에서 ​​정현파에 가까운 전압을 제공합니다.

또한 정현파 필터는 모터 단자 전압의 상승률을 값으로 낮추고 전압 피크를 제거하며 모터의 추가 손실을 줄이고 모터 소음을 줄입니다.

긴 모터 케이블의 경우 정현파 필터는 케이블 컨테이너의 주기적인 재충전으로 생성되는 전류 피크를 줄입니다.

전기 모터 단자의 서지 전압을 제한하는 위의 방법 외에도 큰 투자가 필요하지 않고 사용자가 직접 수행할 수 있는 긴 케이블 문제를 해결하는 두 가지 효과적인 방법에 유의해야 합니다.

1. 시리즈 LC 설치 - 인버터 출력 전압 펄스의 리딩 에지의 기울기를 줄이기 위해 주파수 변환기 출력에 필터;

2.케이블의 웨이브 임피던스와 일치하도록 병렬 RC 필터를 모터 단자에 직접 설치합니다.

전자기 호환성을 보장하는 위의 방법 외에도 차폐 케이블을 사용하여 주파수 변환기와 전기 모터를 연결해야 한다는 점에 유의해야 합니다. 방사된 고주파 간섭을 효과적으로 억제하려면 스크린의 전도도가 상 전도체 전도도의 1/10 이상이어야 합니다.

스크린의 전도성을 평가할 수 있는 매개변수 중 하나는 인덕턴스이며, 인덕턴스는 작아야 하며 가능한 한 주파수에 적게 의존해야 합니다. 이러한 요구 사항은 구리 또는 알루미늄 실드(갑옷)를 사용하여 쉽게 충족됩니다.

주파수 변환기와 모터를 연결하는 케이블의 차폐는 양 끝에서 접지해야 합니다.차폐가 더 좋고 단단할수록 복사 수준과 모터 베어링의 전류 크기가 낮아집니다.

주파수 변환기용 모터 케이블의 스크린

쉴드는 동심원 동심층과 코일 동선으로 구성됩니다.

일반적으로 제어 케이블의 차폐는 주파수 변환기에 직접 접지됩니다. 실드의 다른 쪽 끝은 접지되지 않은 상태로 두거나 몇 nF의 고전압 고주파 커패시터를 통해 접지에 연결됩니다.

아날로그 신호를 연결하기 위해 두 개의 실드가 있는 트위스트 페어 케이블을 사용하는 것이 좋습니다. 임펄스 속도 센서의 신호를 연결할 때도 이러한 케이블을 사용하는 것이 좋습니다. 별도의 실드가 있는 하나의 케이블을 각 신호에 사용해야 합니다.

저전압 디지털 신호의 경우 이중 차폐 트위스트 페어 케이블을 사용하는 것도 권장되지만 공통 실드가 있는 여러 트위스트 페어 케이블을 사용할 수 있습니다.

이중 차폐 트위스트 페어 케이블(a) 및 여러 트위스트 페어와 하나의 공통 실드가 있는 케이블(b)