6-पल्स वेरिएबल फ़्रीक्वेंसी ड्राइव: सैद्धांतिक और व्यावहारिक हार्मोनिक स्पेक्ट्रम का तुलनात्मक विश्लेषण

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6-पल्स वीएफडी हार्मोनिक्स: <span class ="tr_" id="tr_0" data-source="" data-srclang="en" data-orig="Theoretical vs Practical Spectrum">Theoretical vs Practical Spectrum</span>
बिजली की गुणवत्ता · परिवर्तनीय आवृत्ति ड्राइव
हार्मोनिक्स h3 - h50 लोड की स्थिति: 25% · 50% · 75% · 100% मानक: आईईईई 519 · आईईसी 61000-3-6 · आईईसी 61000-4-7

परिचय

चर आवृत्ति ड्राइव (VFDs) 6-पल्स रेक्टिफायर टोपोलॉजी पर आधारित औद्योगिक अनुप्रयोगों में सबसे व्यापक रूप से तैनात बिजली रूपांतरण उपकरणों में से एक है. उनकी अंतर्निहित गैर-रेखीय इनपुट विशेषता उन्हें विद्युत वितरण प्रणालियों पर हार्मोनिक विरूपण का एक महत्वपूर्ण स्रोत बनाती है. जबकि 6-पल्स रेक्टिफायर का सैद्धांतिक हार्मोनिक स्पेक्ट्रम अच्छी तरह से स्थापित है और आमतौर पर इसका वर्णन किया गया है \(1/n\) आयाम मॉडल [1], व्यावहारिक माप लगातार इस आदर्श व्यवहार से सार्थक विचलन प्रकट करते हैं - विचलन जो सिस्टम डिज़ाइन के लिए वास्तविक परिणाम देते हैं, फ़िल्टर आकार, और आईईईई जैसे हार्मोनिक मानकों का अनुपालन 519 [2] और आईईसी 61000-3-6 [3].

यह आलेख 6-पल्स वीएफडी के सैद्धांतिक और व्यावहारिक हार्मोनिक स्पेक्ट्रम का तुलनात्मक विश्लेषण प्रस्तुत करता है, हार्मोनिक आदेशों की जांच करना 3 के माध्यम से 50 चार लोड स्थितियों में (25%, 50%, 75% और 100% रेटेड लोड का). हार्मोनिक परिमाण, चरण कोण, और अनुक्रम पर चर्चा की गई है, और आदर्श वर्तमान इंजेक्शन मॉडल की सीमाओं की वास्तविक दुनिया प्रणाली व्यवहार के प्रकाश में जांच की जाती है.

01 सैद्धांतिक पृष्ठभूमि

6-पल्स रेक्टिफायर में तीन-चरण पूर्ण-तरंग डायोड या थाइरिस्टर ब्रिज होता है जो प्रति मौलिक चक्र में छह वर्तमान पल्स उत्पन्न करता है।. आदर्शीकृत परिस्थितियों में - एक पूरी तरह से संतुलित तीन चरण की आपूर्ति, एक पूरी तरह से प्रेरक डीसी लोड जो पूरी तरह से चिकनी डीसी धारा का उत्पादन करता है, और आदर्श स्विचिंग डिवाइस - एसी लाइन वर्तमान तरंग एक अर्ध-वर्ग तरंग है जिसके फूरियर अपघटन में केवल विशिष्ट हार्मोनिक ऑर्डर होते हैं [1].

विशेषता हार्मोनिक्स

ये विशिष्ट हार्मोनिक्स रिश्ते का अनुसरण करते हैं:

विशेषता हार्मोनिक आदेश
$$h = 6k \pm 1, \क्वाड के = 1, 2, 3 \ldots$$

इससे हार्मोनिक ऑर्डर प्राप्त होते हैं 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 25 इत्यादि. मौलिक के सापेक्ष प्रत्येक विशेषता हार्मोनिक का सैद्धांतिक आयाम दिया गया है:

आदर्श 1/एन आयाम मॉडल
$$I_h = \frac{मैं_1}{घंटे}$$

जहां \(I_h\) का आरएमएस परिमाण है \(h\)-वें हार्मोनिक धारा, \(I_1\) मौलिक धारा का आरएमएस परिमाण है, और \(h\) हार्मोनिक क्रम है. यह का 5वाँ हार्मोनिक देता है 20% मौलिक की, का 7वां 14.3%, का 11वां 9.1%, इत्यादि [1][4].

आदर्श मॉडल के अंतर्गत कुल हार्मोनिक विरूपण है:

टोटल हार्मोनिक डिस्टोर्शन
$$\मूलपाठ{THD} = \frac{\sqrt{\displaystyle\sum_{ज=2}^{\पैदल सेना} मैं_ह^2}}{मैं_1} \टाइम्स 100\%$$

विशुद्ध रूप से प्रेरक डीसी लोड वाले 6-पल्स रेक्टिफायर के लिए यह लगभग परिवर्तित हो जाता है 28.6% [4].

इस आदर्श मॉडल के तहत, सभी सम हार्मोनिक्स और सभी त्रिगुण हार्मोनिक्स (3तीसरी, 9वें, 15वें, 21अनुसूचित जनजाति…) सैद्धांतिक रूप से लाइन धाराओं से अनुपस्थित हैं. ट्रिपलन हार्मोनिक्स शून्य-अनुक्रम हैं - सभी तीन चरण उन्हें समान चरण कोणों के साथ ले जाते हैं - और एक संतुलित तीन-चरण प्रणाली में वे लाइन कंडक्टर में प्रसारित नहीं हो सकते हैं. यहां तक ​​कि हार्मोनिक्स भी रेक्टिफायर वेवफॉर्म की अर्ध-तरंग समरूपता से दब जाते हैं:

$$च(टी) = -f\!\बाईं(टी + \फ्राक{टी}{2}\सही)$$

हार्मोनिक अनुक्रम

विशिष्ट हार्मोनिक्स एक परिभाषित अनुक्रम पैटर्न का पालन करते हैं जिसका घूर्णन मशीनरी और पावर सिस्टम व्यवहार पर सीधा प्रभाव पड़ता है:

अनुक्रम वर्गीकरण
$$\मूलपाठ{अनुक्रम} = \begin{मामलों} \मूलपाठ{नकारात्मक} & एच = 6k – 1 \ट्रैक्टर (5, 11, 17, 23 \ldots) \\ \मूलपाठ{सकारात्मक} & एच = 6k + 1 \ट्रैक्टर (7, 13, 19, 25 \ldots) \अंत{मामलों}$$

नकारात्मक-अनुक्रम हार्मोनिक्स मौलिक के विरोध में घूमते हैं, इंडक्शन मोटर्स में रिवर्स टॉर्क प्रभाव पैदा करना और रोटर हीटिंग में योगदान देना. सकारात्मक-अनुक्रम हार्मोनिक्स मौलिक के समान दिशा में घूमते हैं [4][5].

02 Practical Harmonic Spectrum — Deviations from the Ideal Model

व्यवहार में, आदर्श के लिए आवश्यक शर्तें \(1/n\) मॉडल कभी भी पूरी तरह से पूरे नहीं होते. आधुनिक वीएफडी में आदर्शीकृत व्यवहार से सबसे महत्वपूर्ण विचलन डीसी बस पर एक बड़े इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर के साथ आगमनात्मक डीसी लोड धारणा का प्रतिस्थापन है।. एक सहज सतत डीसी धारा खींचने के बजाय, कैपेसिटर से संचालित रेक्टिफायर केवल उस अंतराल के दौरान करंट खींचता है जब तात्कालिक आपूर्ति वोल्टेज डीसी बस वोल्टेज से अधिक हो जाता है, संकीर्ण उत्पादन, उच्च-आयाम वर्तमान दालें [6].

चित्रा 1 - तरंगरूप तुलना

आदर्श 6-पल्स रेक्टिफायर - आगमनात्मक डीसी लोड अर्ध-वर्ग एसी लाइन करंट प्रैक्टिकल 6-पल्स वीएफडी - कैपेसिटिव डीसी बस पीक्ड एसी लाइन करंट - संकीर्ण चालन कोण, उच्च शिखर कारक मैं1 एक मौलिक चक्र (टी) मैंपी संकीर्ण चालन कोण आदर्श (आगमनात्मक भार) व्यावहारिक (कैपेसिटिव बस)
चित्रा 1. एसी लाइन धारा तरंगों की तुलना. आदर्श सुधारक (आगमनात्मक डीसी लोड) फ्लैट-टॉप पल्स और एक विस्तृत चालन कोण के साथ एक अर्ध-वर्ग तरंग उत्पन्न करता है. व्यावहारिक वीएफडी (कैपेसिटिव डीसी बस) संकीर्ण खींचता है, काफी ऊंचे क्रेस्ट फैक्टर के साथ चरम पर मौजूद वर्तमान दालें, निम्न हार्मोनिक आदेशों पर ऊर्जा को केंद्रित करना और उच्च आदेशों पर तेजी से लुढ़कना.

शिखर तरंगरूप के फूरियर अपघटन से दो व्यवस्थित विचलन का पता चलता है \(1/n\) नमूना. पर निम्न हार्मोनिक आदेश (5वां और 7वां), व्यावहारिक परिमाण आदर्श मूल्यों से अधिक या उसके करीब पहुँचते हैं, निम्न-आवृत्ति घटकों में ऊर्जा को केंद्रित करने वाली संकीर्ण नाड़ी आकृति द्वारा संचालित. पर उच्च हार्मोनिक आदेश (17वें और ऊपर), विपरीत हावी है - एसी-साइड इंडक्शन और परिमित पल्स वृद्धि समय इन घटकों को अधिक तेजी से क्षीण करते हैं \(1/n\) भविष्यवाणी. क्रॉसओवर आमतौर पर 11वें और 13वें हार्मोनिक के बीच होता है [4][6].

यह व्यवहार एक सुधार कारक प्रस्तुत करके व्यक्त किया जाता है \(k_h\) आदर्श मॉडल के लिए:

सही मॉडल
$$I_h = \frac{k_h \cdot I_1}{घंटे}$$

जहां \(k_h > 1\) निचले क्रम के हार्मोनिक्स के लिए, \(क_ह < 1\) for higher-order harmonics, and \(k_h \approx 1\) near the 11th–13th. The value of \(k_h\) varies with load level, DC bus capacitance, and AC-side impedance [7].

हार्मोनिक धाराओं का चरण कोण भी भार के साथ बदलता है, बदलते कम्यूटेशन ओवरलैप कोण को दर्शाता है \(\mu\) द्वारा शासित:

कम्यूटेशन ओवरलैप कोण
$$\mu = \arccos\!\बाईं(1 – \फ्राक{2\,\omega L_s\, पहचान}{\sqrt{2}\, वी_{डालूँगा}}\सही)$$

जहां \(\omega\) कोणीय आवृत्ति है, \(L_s\) प्रति चरण एसी-साइड इंडक्शन है, \(I_d\) डीसी लोड करंट है, और \(वी_{डालूँगा}\) लाइन-टू-लाइन आपूर्ति वोल्टेज है [5][8].

चित्रा 2 - हार्मोनिक स्पेक्ट्रम: आदर्श बनाम व्यावहारिक 100% भार

आदर्श 1/एन मॉडल व्यावहारिक (100% भार) क्रॉसओवर क्षेत्र (h11–h13)

दोनों Zघंटे(घंटे) और ज़ेडप्रणाली(घंटे) आवृत्ति के साथ वृद्धि - प्रत्येक क्रम पर इंजेक्ट किया गया हार्मोनिक करंट दो बाधाओं के बीच के अनुपात का परिणाम है, कोई निश्चित मूल्य नहीं. चित्र देखें 3.

चित्रा 2. हार्मोनिक वर्तमान स्पेक्ट्रम पर 100% भार: आदर्श 1/एन मॉडल बनाम व्यावहारिक वीएफडी मान (% मौलिक I का1). शिखर तरंगरूप के कारण 5वें और 7वें हार्मोनिक्स आदर्श मूल्यों से अधिक या उसके निकट पहुँचते हैं; उच्च ऑर्डर 1/एन पूर्वानुमान की तुलना में तेजी से जारी होते हैं. h11–h13 के निकट क्रॉसओवर क्षेत्र को हाइलाइट किया गया है. ध्यान दें कि दोनों ड्राइव की आंतरिक प्रतिबाधा Z हैघंटे(घंटे) और आपूर्ति प्रतिबाधा Zप्रणाली(घंटे) हार्मोनिक क्रम के साथ बदलता रहता है, जिसका अर्थ है कि न तो स्रोत और न ही नेटवर्क पूरे स्पेक्ट्रम में निरंतर प्रतिबाधा प्रस्तुत करता है.

तालिका 1 - हार्मोनिक परिमाण और चरण: सभी लोड स्थितियों में h3 से h50 तक

नीचे दी गई तालिका हार्मोनिक ऑर्डर को कवर करती है 3 के माध्यम से 50 चार लोड स्तरों पर, दोनों परिमाण दिखा रहा है (% मौलिक की) और चरण कोण (°) प्रत्येक के लिए. विशेषता हार्मोनिक्स पर प्रकाश डाला गया है. मान प्रकाशित ड्राइव मापों पर आधारित व्यावहारिक अनुमान हैं - अनुभाग देखें 2 कार्यप्रणाली के लिए.

Important — % of fundamental vs absolute current Harmonic magnitudes in Table 1 are expressed as a percentage of the fundamental current I1 at each respective load point, not as a percentage of rated current. हल्के भार पर, मैं1 is significantly reduced — so the higher THD values observed at 25% और 50% load do not imply higher absolute harmonic current. A 5th harmonic of 35% of a small I1 में 25% load represents a considerably smaller absolute current than 18% of I1 पूरे लोड पर. This distinction is fundamental to correct interpretation and is the reason IEEE 519 bases harmonic current limits on the maximum demand load current (मैंL) rather than the instantaneous fundamental — preventing the misrepresentation of lightly loaded systems as high harmonic emitters.

To obtain absolute harmonic current at any operating point, multiply the tabulated percentage by the actual fundamental current I1 at that point: मैंघंटे (एक) = (Mag% / 100) × I1 (एक)

तालिका 2 - आदर्श बनाम व्यावहारिक 100% भार: h3 से h50

यह तालिका आदर्श की तुलना करती है 1/एन व्यावहारिक अनुमानित मूल्य के विरुद्ध मॉडल आयाम 100% प्रत्येक हार्मोनिक ऑर्डर के लिए लोड करें, अनुक्रम वर्गीकरण और हस्ताक्षरित अंतर के साथ. हार्मोनिक्स जहां व्यावहारिक मूल्य आदर्श से अधिक होते हैं उन्हें ▲ चिह्नित किया जाता है; जो आदर्श से अधिक तेजी से लुढ़कते हैं उन्हें ▼ चिह्नित किया जाता है.

03 सिस्टम इंटरेक्शन और वर्तमान स्रोत मॉडल की सीमाएँ

विद्युत प्रणालियों में हार्मोनिक विश्लेषण परंपरागत रूप से वर्तमान स्रोत इंजेक्शन मॉडल पर निर्भर रहा है, जिसमें प्रत्येक गैर-रेखीय भार को एक आदर्श वर्तमान स्रोत के रूप में दर्शाया जाता है जो सामान्य युग्मन के बिंदु पर नेटवर्क में निश्चित हार्मोनिक धाराओं को इंजेक्ट करता है (पीसीसी). यह मॉडल IEEE दोनों की हार्मोनिक मूल्यांकन पद्धति को रेखांकित करता है 519 [2] और आईईसी 61000-3-6 [3]. तथापि, वर्तमान स्रोत मॉडल 6-पल्स वीएफडी के वास्तविक व्यवहार का एक महत्वपूर्ण सरलीकरण है.

चित्रा 3 - नॉर्टन एक वितरण नेटवर्क पर 6-पल्स वीएफडी के बराबर

आपूर्ति नेटवर्क मेंआपूर्ति Zप्रणाली(घंटे) ↑ आवृत्ति के साथ पीसीसी नॉर्टन समतुल्य - 6-पल्स वीएफडी मैंघंटे हार्मोनिक स्रोत Zघंटे(घंटे) ↑ आवृत्ति के साथ मैंइंजेक्शन(घंटे) = मैंघंटे × ज़ेडघंटे(घंटे) / ( Zघंटे(घंटे) + Zप्रणाली(घंटे) ) दोनों प्रतिबाधाएँ हार्मोनिक क्रम h - I के साथ बदलती रहती हैंइंजेक्शन पूरे स्पेक्ट्रम में स्थिर नहीं है प्रतिबाधा परिमाण बनाम हार्मोनिक क्रम (उदाहराणदर्शक) सुरीले आदेश (घंटे) |Z| (Ω) 1 5 7 11 13 17 23 50 गूंज शिखर Zप्रणाली(घंटे) - आगमनात्मक, रैखिक रूप से बढ़ता है Zघंटे(घंटे) - आंतरिक, उगता है फिर चपटा हो जाता है मैंइंजेक्शन(घंटे) - प्रतिध्वनि के निकट शिखर (धराशायी) समानांतर अनुनाद (उदाहरण h11 के निकट) तीर आदर्श वर्तमान स्रोत मॉडल से अनुपस्थित इंटरैक्शन दिखाते हैं
चित्रा 3. एक वितरण नेटवर्क से जुड़े 6-पल्स वीएफडी का नॉर्टन समकक्ष प्रतिनिधित्व. ड्राइव को एक हार्मोनिक वर्तमान स्रोत I के रूप में तैयार किया गया हैघंटे आंतरिक हार्मोनिक प्रतिबाधा Z के समानांतरघंटे(घंटे). दोनों Zघंटे(घंटे) और ज़ेडप्रणाली(घंटे) हार्मोनिक क्रम के साथ वृद्धि - इसलिए प्रत्येक हार्मोनिक पर इंजेक्ट किया गया करंट आवृत्ति पर निर्भर होता है, स्थिर नहीं है जैसा कि आदर्श वर्तमान स्रोत मॉडल मानता है. एक विशिष्ट हार्मोनिक के पास एक समानांतर अनुनाद I में एक महत्वपूर्ण स्पाइक का कारण बनता हैइंजेक्शन.

आपूर्ति प्रतिबाधा निर्भरता

एक सच्चा वर्तमान स्रोत उस नेटवर्क की प्रतिबाधा से स्वतंत्र होता है जिसमें वह इंजेक्ट होता है. 6-पल्स ड्राइव नहीं है. एक 3% लाइन रिएक्टर आमतौर पर 5वें हार्मोनिक करंट को लगभग कम कर देता है 18% से 12% पूर्ण भार पर मौलिक का [6][7]. नॉर्टन समतुल्य सूत्रीकरण इस निर्भरता को दर्शाता है:

$$I_\text{इंजेक्शन}(घंटे) = I_h \cdot \frac{Z_h(घंटे)}{Z_h(घंटे) + Z_\text{प्रणाली}(घंटे)}$$

गूंज

संधारित्र बैंकों और आपूर्ति अधिष्ठापन के बीच समानांतर अनुनाद विशिष्ट हार्मोनिक आवृत्तियों पर उच्च-प्रतिबाधा नोड्स बनाता है. गुंजयमान आवृत्ति है:

$$f_r = f_1 \sqrt{\फ्राक{एस_{अनुसूचित जाति}}{Q_सी}}$$

जहां \(एस_{अनुसूचित जाति}\) पीसीसी पर शॉर्ट-सर्किट पावर है और \(Q_c\) कैपेसिटर बैंक की प्रतिक्रियाशील शक्ति है [9].

मल्टीपल ड्राइव इंटरेक्शन

Arithmetic addition of individual drive harmonic spectrum consistently overestimates actual distortion at the PCC [2][3]. आईईसी 61000-3-6 इसे एक सारांश कानून के माध्यम से संबोधित करता है:

$$U_h = \left(\sum_i U_{घंटे,मैं}^{\,\अल्फा}\सही)^{1/\अल्फा}$$

तालिका 3 - आईईसी 61000-3-6 हार्मोनिक क्रम द्वारा योग घातांक α

सुरीले आदेश वे प्रतिपादक α हैं सारांश प्रकार
2दूसरा - 5वाँ1.4आंशिक रूप से सहसंबद्ध (विशेषता)
6वें2.0यादृच्छिक चरण (गैर विशेषता)
7वें1.4आंशिक रूप से सहसंबद्ध (विशेषता)
8वां - 10 वां2.0यादृच्छिक चरण (गैर विशेषता)
11वें1.4आंशिक रूप से सहसंबद्ध (विशेषता)
12वें2.0यादृच्छिक चरण (गैर विशेषता)
13वें1.4आंशिक रूप से सहसंबद्ध (विशेषता)
14वां - 16 वां2.0यादृच्छिक चरण (गैर विशेषता)
17वां - 19 वां1.4आंशिक रूप से सहसंबद्ध (विशेषता)
20वां - 22 वां2.0यादृच्छिक चरण (गैर विशेषता)
23तीसरा - 25वाँ1.4आंशिक रूप से सहसंबद्ध (विशेषता)
26वां - 50 वां2.0यादृच्छिक चरण (गैर विशेषता)

सिस्टम में एकल ड्राइव प्रकार का प्रभुत्व होता है, अंकगणितीय योग (\(\अल्फा = 1\)) से अधिक प्रतिनिधि हो सकता है \(\अल्फा = 1.4\) विशिष्ट आदेशों के लिए. इंजीनियरिंग निर्णय और जहां संभव हो वास्तविक माप आवश्यक है [2][3].

04 व्यावहारिक निहितार्थ और शमन

ट्रांसफार्मर और केबल का आकार

हार्मोनिक धाराएँ आरएमएस लाइन धारा को मौलिक मूल्य से ऊपर बढ़ा देती हैं:

$$I_\text{आरएमएस} = I_1\sqrt{1 + \मूलपाठ{THD}^2}$$

गैर-रेखीय भार की आपूर्ति करने वाले ट्रांसफार्मर का मूल्यांकन K-कारक का उपयोग करके किया जाना चाहिए:

$$K = \frac{\displaystyle\sum_{ज=1}^{एन} I_h^2 \cdot h^2}{\displaystyle\sum_{ज=1}^{एन} मैं_ह^2}$$

शमन के बिना एक सामान्य 6-पल्स ड्राइव इंस्टॉलेशन के-फैक्टर प्रस्तुत कर सकता है 4 से 8 लोड स्तर और सिस्टम प्रतिबाधा के आधार पर [6][9].

तटस्थ कंडक्टर लोड हो रहा है

ट्रिपलन हार्मोनिक्स शून्य-अनुक्रम हैं और चार-तार प्रणालियों के तटस्थ कंडक्टर में स्वतंत्र रूप से प्रसारित होते हैं. एकल-चरण गैर-रेखीय भार के साथ वीएफडी को संयोजित करने वाले इंस्टॉलेशन तीसरे और नौवें हार्मोनिक पर महत्वपूर्ण तटस्थ धाराएं उत्पन्न कर सकते हैं।. तटस्थ कंडक्टर का आकार तदनुसार होना चाहिए [9].

मोटर और कनेक्टेड लोड पर विचार

नकारात्मक-अनुक्रम हार्मोनिक्स - 5वाँ, 11वें, 17वें और उच्चतर का अनुसरण करते हुए \(6k-1\) पैटर्न - वायु अंतराल में प्रति-घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करता है, ब्रेकिंग टॉर्क और ऊंचा रोटर तापमान उत्पन्न करना. NEMA MG1 भाग के अनुरूप इन्वर्टर-रेटेड मोटरें 31 या आईईसी 60034-25 ऐसे डिज़ाइन सुविधाओं को शामिल करें जो हार्मोनिक सामग्री के प्रति सहनशीलता में सुधार करते हैं और सभी वीएफडी अनुप्रयोगों के लिए अनुशंसित विकल्प हैं. मोटर हार्मोनिक प्रतिबाधा का एक विस्तृत उपचार, रोटर हानि तंत्र, और व्युत्पन्न पद्धति इस श्रृंखला के अगले लेख के लिए आरक्षित है.

शमन रणनीतियाँ

श्रृंखला अनुनाद से बचने के लिए निष्क्रिय फ़िल्टर की ट्यूनिंग आवृत्ति जानबूझकर लक्ष्य हार्मोनिक से नीचे सेट की जाती है:

$$f_\text{देखते} \लगभग 0.95 \cdot h \cdot f_1$$
शमन पूर्ण लोड पर विशिष्ट THD
कोई शमन नहीं35 - 45%
3% एसी लाइन रिएक्टर20 - 25%
5% एसी लाइन रिएक्टर15 - 20%
डीसी बस जाम20 - 28%
निष्क्रिय 5वां/7वां फिल्टर8 - 12%
18-पल्स ड्राइव5 - 8%
सक्रिय अग्रभाग (ए.एफ.ई)< 5%

05 माप संबंधी विचार और फ़ील्ड परिणामों की व्याख्या

उपकरण आवश्यकताएँ

हार्मोनिक माप के लिए एक शक्ति गुणवत्ता विश्लेषक की आवश्यकता होती है जो व्यक्तिगत हार्मोनिक घटकों को कम से कम 50वें क्रम तक हल करने में सक्षम हो, बिल्कुल एक आयताकार खिड़की के साथ एक सिंक्रनाइज़ डीएफटी लागू करना 10 चक्र (200 एमएस पर 50 हर्ट्ज) जैसा कि आईईसी द्वारा निर्दिष्ट किया गया है 61000-4-7 [10]. रोगोव्स्की कॉइल्स को आम तौर पर उनकी बेहतर आवृत्ति प्रतिक्रिया और कोर संतृप्ति की अनुपस्थिति के कारण 25वें क्रम से ऊपर के हार्मोनिक कार्य के लिए पसंद किया जाता है।.

माप बिंदु चयन

IEEE के विरुद्ध अनुपालन मूल्यांकन के लिए 519 [2] या आईईसी 61000-3-6 [3], माप उन मानकों में परिभाषित अनुसार पीसीसी पर किया जाना चाहिए. ड्राइव इनपुट और पीसीसी पर एक साथ रिकॉर्डिंग करने से हस्तक्षेप करने वाले नेटवर्क के हार्मोनिक प्रतिबाधा के बारे में प्रत्यक्ष जानकारी मिलती है - जो अनुनाद जोखिम मूल्यांकन के लिए मूल्यवान है।.

माप के दौरान परिचालन की स्थिति

आईईसी 61000-3-6 अनुशंसा करता है कि हार्मोनिक मूल्यांकन एक प्रतिनिधि अवलोकन अवधि में मापा मूल्यों के 95 वें प्रतिशतक पर आधारित हो - आमतौर पर एक सप्ताह [3]. जहां सतत निगरानी व्यवहारिक नहीं है, माप अपेक्षित परिचालन सीमा तक फैले न्यूनतम तीन लोड बिंदुओं पर लिया जाना चाहिए.

Interharmonics

आधुनिक वीएफडी इंटरहार्मोनिक धाराएं उत्पन्न कर सकते हैं - मौलिक के गैर-पूर्णांक गुणकों पर घटक - विशेष रूप से गति रैंप और क्षणिक परिचालन स्थितियों के दौरान. आईईसी 61000-4-7 के साथ उप-समूह विश्लेषण का उपयोग करके माप पद्धति को परिभाषित करता है 200 एमएस विंडो [10]. उनकी उपस्थिति पर ध्यान दिया जाना चाहिए क्योंकि वे झिलमिलाहट में योगदान दे सकते हैं, तरंग नियंत्रण हस्तक्षेप, और उप-तुल्यकालिक टोक़ दोलन.

उत्सर्जन अध्ययन और उपयोगिता सीमाओं का अनुपालन

अधिकांश उपयोगिताएँ कनेक्शन अनुमोदन या अनुपालन प्रदर्शन के आधार के रूप में अकेले फ़ील्ड माप को स्वीकार नहीं करेंगी. एक औपचारिक हार्मोनिक प्रभाव अध्ययन, उपयोगिता की स्वीकृत पद्धति के अनुसार आयोजित किया गया और कमीशनिंग से पहले प्रस्तुत किया गया, अधिकांश न्यायक्षेत्रों में मानक आवश्यकता है [2][3]. एक ही नेटवर्क से जुड़े सभी ग्राहकों पर संचयी प्रभाव का आकलन करने की उपयोगिता की आवश्यकता आईईसी के लिए मौलिक है 61000-3-6 रूपरेखा, जो नेटवर्क की शॉर्ट-सर्किट क्षमता के सापेक्ष स्थापना की सहमत शक्ति के आधार पर उत्सर्जन सीमा आवंटित करता है [3].

अनुशंसित तीन चरणीय दृष्टिकोण प्रारंभिक स्क्रीनिंग के लिए सैद्धांतिक मूल्यों और 1/एन मॉडल का उपयोग करें. उच्च-निष्ठा सिमुलेशन की ओर प्रगति (पीएससीएडी, ईएमटीपी-आरवी, मैटलैब/सिमुलिंक) विस्तृत अनुपालन अध्ययन और शमन डिज़ाइन के लिए. कमीशनिंग के बाद क्षेत्र माप के साथ सत्यापन करें. यह 1/n मॉडल के व्यवस्थित अति-आकलन से बचा जाता है, अति-डिज़ाइन किए गए शमन के जोखिम को कम करता है, और उपयोगिताओं के लिए आवश्यक दस्तावेजी साक्ष्य तैयार करता है [2][3][11].
उच्च-निष्ठा सिमुलेशन बनाम सैद्धांतिक गणना सिमुलेशन उपकरण जो डीसी बस कैपेसिटेंस को मॉडल करते हैं, एसी-साइड प्रतिबाधा, पृष्ठभूमि विरूपण, and multi-drive interaction consistently produce harmonic spectrum closer to measured field values than the 1/n model. जहां एक सैद्धांतिक अध्ययन एक सीमा रेखा परिणाम को इंगित करता है, सिमुलेशन शमन के बिना अनुपालन प्रदर्शित कर सकता है - या अति-इंजीनियरिंग के बिना सबसे अधिक लागत प्रभावी शमन पथ की पहचान कर सकता है [7][8].

समापन

आदर्श \(1/n\) आयाम मॉडल आधुनिक कैपेसिटर-संचालित 6-पल्स ड्राइव के हार्मोनिक स्पेक्ट्रम को व्यवस्थित रूप से गलत तरीके से प्रस्तुत करता है. निचले-क्रम के विशेषता हार्मोनिक्स मॉडल की भविष्यवाणी की तुलना में अधिक लोड-संवेदनशील हैं; उच्च-क्रम के हार्मोनिक्स तेजी से लुढ़कते हैं. क्रॉसओवर 11वें-13वें हार्मोनिक के पास होता है. THD लगभग से भिन्न होता है 22% पूर्ण लोड पर 45% या अधिक पर 25% लोड - एक सीमा जो कई उपयोगिता कनेक्शन समझौतों के लिए अनुपालन और गैर-अनुपालक के बीच की सीमा तक फैली हुई है.

एक आदर्श हार्मोनिक वर्तमान स्रोत के रूप में 6-पल्स ड्राइव का प्रतिनिधित्व आपूर्ति प्रतिबाधा भिन्नता की उपस्थिति में टूट जाता है, पृष्ठभूमि वोल्टेज विरूपण, नेटवर्क अनुनाद, और मल्टी-ड्राइव इंटरैक्शन. नॉर्टन समकक्ष अधिक विश्वसनीय विवरण प्रदान करता है, और दोनों की आवृत्ति निर्भरता \(Z_h(घंटे)\) और \(Z_\text{प्रणाली}(घंटे)\) किसी भी कठोर विश्लेषण में इसका ध्यान रखा जाना चाहिए.

विद्युत उपयोगिताओं को प्रस्तुत अनुपालन अध्ययन के लिए, अकेले क्षेत्र माप को स्वीकार किए जाने की संभावना नहीं है. एक औपचारिक हार्मोनिक प्रभाव अध्ययन मानक आवश्यकता है. High-fidelity simulation tools produce spectrum results significantly closer to measured field values, अनावश्यक शमन उपायों और अति-डिज़ाइन किए गए फ़िल्टर समाधानों के जोखिम को कम करना. तीन चरणीय दृष्टिकोण - सैद्धांतिक स्क्रीनिंग, उच्च-निष्ठा सिमुलेशन, और कमीशनिंग के बाद का माप - संपूर्ण परियोजना जीवनचक्र में एक आनुपातिक और तकनीकी रूप से रक्षात्मक ढांचा प्रदान करता है.

सन्दर्भ

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  2. आईईईई एसटीडी 519-2022, इलेक्ट्रिक पावर सिस्टम में हार्मोनिक नियंत्रण के लिए आईईईई मानक, आईईईई, 2022.
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सामग्री को एआई सहायता से तैयार किया गया है और लेखक द्वारा इसके आधार पर मान्य किया गया है 30 विद्युत गुणवत्ता क्षेत्र में वर्षों का अनुभव.

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