整流模块谐波

SINAMICS 整流模块谐波分析 Sinamics infeeds harmonic effects on supply system Getting started Edition (08-04) 摘 要 电网上所带的装置如发电机、变压器、补偿装置、变频器以及电机等，对于电网来说都有 不同程度的影响或干扰，因此必须对装置谐波指数进行限制，目前国际上有很多针对电网谐波的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 ，如欧标: EN 61000-2-2, EN 61000-2-4；美标：IEEE 519 等。而国内也在对此逐步建立约 束机制。因此我们有必要对 SINAMICS 产品的谐波特性进行掌握和了解。 关键词 谐波，整流模块 Key Words Harmonic, infeed, sinamics A&D Service & Support Page 2-12 电网上所带的装置如发电机、变压器、补偿装置、变频器以及电机等，对于电网 来说都有不同程度的影响或干扰，因此必须对装置谐波指数进行限制，目前国际 上有很多针对电网谐波的标准，如欧标: EN 61000-2-2, EN 61000-2-4；美标： IEEE 519 等。而国内也在对此逐步建立约束机制。因此我们有必要对产品的谐 波特性进行掌握和了解。 谐波标准不但提出了各次谐波含量的 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 ，同时也提出总的谐波含量 THD 的规 定，其中包括 THD(I)与 THD(V)。影响谐波含量的因素通常有以下几种： 1. 电网上装置的容量与数目 2. 装置在运行状态的功率输出 3. 整流装置的类型（如 6 脉动整流，带滤波器的 6 脉动整流，12 脉动整流 等） 4. 进线电抗的数据 5. 变压器数据(如功率，以及相对的短路电压 Uk等) 6. 供电系统的数据(如短路容量等) SINAMICS S120 有三种整流单元，即 BLM（基本型电源模块）; SLM（智能型 电源模块）; ALM（主动型电源模块）。由于硬件组成结构与工作方式不同，三 种整流模块对电网谐波影响也不相同。 ¾ BLM（G130, G150,S120） 硬件属性：整流单元由可控硅或二极管组成，因此只能工作在第一、二象限， 不能实现能量向电网回馈，直流电容上多余能量仅能靠制动单元与制动电阻消耗 掉。为了抑制电网谐波，BLM 前面必须安装相对短路电压为 2%的输入电抗器。 图 1 BLM 进线回路 A&D Service & Support Page 3-12 直流电压： BLM产生的直流母线电压波动大，同时受负载的影响比较大，通常全负载情况 下，直流母线电压为三相输入电压的1.35倍。（VDCLink ≈ 1.35 • VLine） 功率范围： 目前功率范围从 200KW 至 1500KW, 电压分为 380-480V 以及 660-690V 两个等 级。 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 1 200-250 KW BLM 整流模块数据 书本型 BLM 功率范围，如下表所示： 表 2 书本型 BLM 整流模块订货号 谐波特性： 由于是6脉动的三相整流桥，BLM对电网有很高的谐波噪声，线电流中含次数 为h = n * 6 ± 1，其中n为1，2，3等整数。总谐波电流畸变率THD(I)大约为30%- 45%，可以通过安装滤波器LHF或12脉动的方式来减少谐波含量，最小谐波电流 含量可以达到10%。下面展开详细论述： 根据短路容量的大小可以将供电系统分为强、中、弱供电系统。如下图所示： 其中 RCS =PCC分界处短路容量/变频器容量。 A&D Service & Support Page 4-12 图 2 供电系统回路 从下表可以看出，对于不同的RCS, 得到供电系统的谐波含量不同。可以看出 对于弱电网来说，其总谐波含量最小。 图 3 三种 RCS 进线电流波形 图 4 BLM 谐波含量数据 在安装了LHF之后，总的谐波电流畸变率大大减小，对于强、中、弱电网的总谐 波含量如下表所示： A&D Service & Support Page 5-12 图 5 带有进线滤波器 BLM 电源回路 图 6 带有网侧谐波滤波器 BLM 谐波数据 可以看出，增加了网侧谐波滤波器后，电网谐波含量大大减小，三种供电系统 都达到了10%以下。安装LHF之后的进线电流波形如下图 图 7 带有进线滤波器 BLM 进线电流 通过12脉动的方式来减小进线谐波含量： A&D Service & Support Page 6-12 其测试结果如下： 图 8 12 脉冲 BLM 谐波数据 由此可以看出，对于BLM, 通过上述两种方式都可以降低电网的谐波含量。 ¾ SLM（智能型电源模块或称非调节型电源模块） 硬件属性：整流单元由 IGBT 组成，当变频器处于电动状态时，IGBT 不起整流 作用，通过 IGBT 内部集成的二极管进行整流，当变频器处于发电状态时，IGBT 导通，与线电压保持同步，回馈电网，保证变频器四象限运行。SLM 前端需要安 装短路电压为 4%的进线电抗器。 A&D Service & Support Page 7-12 图 9 SLM 供电回路 直流电压： SLM产生的直流母线电压是波动的，受负载的影响较大，在无负载的情况下， 直流母线电压可以达到进线电压的峰值即VDCLink = 1.41 • VLine，但是在有负载的 情况下，由于4%电抗器的压降，SLM的直流电压要低于BLM, 通常VDCLink ≈ 1.32 • VLine。 功率范围： 对于 5KW 与 10KW 的 SLM 模块，没有 Drive-CliQ 接口，不需与 CU 进行通讯 控制，可以通过 X22.2 来定义是否实现能量回馈；对于 16KW 以上的 SLM 模 块，需要通过参数来定义是否能量回馈。电压等级仅为 380-480V。 谐波分析： 由于是 6 脉动的三相整流桥，SLM 对电网有很高的谐波噪声，线电流中含次数 为 h = n * 6 ± 1，其中 n 为 1，2，3 等整数。当变频器处于电动状态时，由 SLM 产生的谐波电流有与 BLM 一样的频谱分布，谐波总含量 THD(I)大约为 30%- 45%。当变频器处于能量回馈状态时，5 次谐波含量会明显减小，而其它高次数 谐波含量会略微增加，总的谐波含量会减小几个百分点。如下表： A&D Service & Support Page 8-12 表 3 SLM 谐波数据 图 10 整流时进线电流波形 图 11 回馈时进线电流波形 由于整流与能量回馈时电流谐波分布频谱不一样，因此不能在 SLM 前面安装谐 波滤波器 LHF。但是我们通过 12 脉动的方式来减少谐波电流。谐波可以减小到 10%。 ¾ ALM （S150, S120 DC-AC） 硬件属性：整流单元由IGBT构成，高速开断的IGBT提供了一个可调、稳定的 直流母线电压，而纯净电源滤波器使得回馈电网的电压波形接近于正弦波。实际 应用中，在电网和ALM 之间必须安装与其功率相对应的电抗器与滤波器。对于大 于或等于36KW 的ALM，必须使用与其相配的AIM模块。 A&D Service & Support Page 9-12 图 12 ALM 供电回路 直流电压： ALM是电压可调型整流模块，其母线电压要高于进线端的峰值电压，即VDCLink > √2 • VLine , 通常情况下，直流母线电压可以进行设定，工厂的缺省值为VDCLink = 1.50 • VLine。最大VDCLink max,可以参考下表。注：应考虑电机的绝缘及耐压。 表 4 ALM 最大直流电压 当进线电压较高时，例如高于416V时，直流电压要降低到进线电压的1.35倍， ALM工作在Smart模式。 功率范围： ALM通常分为书本型与装机装柜型，书本型的功率为16-120KW, 电压为380- 480V; 而装机装柜功率为132-900KW(380-480V)与560-1400KW(660-690V)。 谐波分析： 如果ALM配有纯净电源滤波器，软件设计上也提供了谐波控制器，对电网谐波 影响几乎不存在，各次谐波电流、电压的含量都低于1%，总的电流谐波畸变率 THD(I)与电压谐波畸变率THD(V)如下表。 A&D Service & Support Page 10-12 图 14 ALM 各次谐波含量分布 对于强、中、弱电网的总谐波含量如下表所示： 表 5 ALM 总谐波含量 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf ： 对于国际上的谐波标准，例如欧标: EN 61000-2-2, EN 61000-2-4；美标： IEEE 519等，BLM与SLM在不加滤波器的情况下，只有在RCS满足一定的条件 下才可以达到。如果采用12脉动的供电方式或加装了LHF（仅BLM）滤波器，谐 波会达到标准。而对于ALM, 均可以达到标准。 A&D Service & Support Page 11-12 附录－推荐网址 Drive 西门子（中国）有限公司 自动化与驱动集团 客户服务与支持中心 网站首页：http://www.ad.siemens.com.cn/Service/ 专家推荐精品文档：http://www.ad.siemens.com.cn/Service/recommend.asp 驱动技术常问问题：http://support.automation.siemens.com/CN/view/zh/10803928/133000 “找 答案 八年级地理上册填图题岩土工程勘察试题省略号的作用及举例应急救援安全知识车间5s试题及答案 ”驱动技术版区： http://www.ad.siemens.com.cn/service/answer/category.asp?cid=1038 MC 西门子（中国）有限公司 自动化与驱动集团 客户服务与支持中心 网站首页：www.ad.siemens.com.cn/Service 专家推荐精品文档：http://www.ad.siemens.com.cn/Service/recommend.asp SIMOTION常问问题： http://support.automation.siemens.com/CN/view/zh/10805436/133000 SINUMERIK 常问问题： http://support.automation.siemens.com/CN/view/zh/10805517/133000 “找答案”运动控制系统版区： http://www.ad.siemens.com.cn/service/answer/category.asp?cid=1043 A&D Service & Support Page 12-12