VF Control VFD 공급업체로서 저는 고객으로부터 이러한 드라이브의 고조파 내용에 대한 질문을 자주 접합니다. 이 블로그 게시물에서는 고조파 콘텐츠가 무엇인지, VF 제어 VFD에서 왜 중요한지, 시스템의 전반적인 성능에 어떤 영향을 미치는지 자세히 살펴보겠습니다.
고조파 이해
시작하려면 고조파가 무엇인지 명확히합시다. 전기 시스템에서 기본 주파수는 교류(AC)의 주 주파수이며 지역에 따라 일반적으로 50 또는 60Hz입니다. 고조파는 이 기본 주파수의 정수배인 주파수입니다. 예를 들어, 2차 고조파는 기본 주파수의 2배이고, 3차 고조파는 기본 주파수의 3배입니다.
비선형 부하가 존재할 때 전기 시스템에서 고조파가 생성됩니다. 비선형 부하는 인가된 전류가 적용된 전압에 비례하지 않는 부하입니다. VF 제어 VFD가 이 범주에 속합니다. VFD가 들어오는 AC 전력을 DC로 변환한 다음 가변 주파수에서 다시 AC로 변환하면 전류 파형에 비선형성이 발생하여 고조파가 생성됩니다.
VF 제어 VFD의 고조파 생성
VF 제어 VFD는 다이오드, 사이리스터, 절연 게이트 양극 트랜지스터(IGBT)와 같은 전력 전자 장치를 사용합니다. 이 장치는 고주파수에서 전류를 켜고 꺼서 출력 전압과 주파수를 제어합니다. 스위칭 과정에서 전류 파형은 순수한 사인파에서 벗어나 고조파가 생성됩니다.
AC를 DC로 변환하는 VFD의 정류기 섹션은 고조파의 주요 소스입니다. 대부분의 VFD는 상당한 양의 5차, 7차, 11차 및 13차 고조파를 생성하는 6펄스 정류기를 사용합니다. 고조파의 차수가 높을수록 진폭은 낮아지지만 이러한 낮은 진폭의 고조파도 시스템에 영향을 미칠 수 있습니다.
고조파 함량이 중요한 이유
VF 제어 VFD의 고조파 성분은 전기 시스템 및 연결된 장비에 여러 가지 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다.
1. 장비 과열
고조파는 변압기, 모터, 케이블과 같은 전기 장비에 추가 가열을 유발합니다. 고조파로 인한 추가 전류는 이러한 구성 요소의 저항 손실(I²R 손실)을 증가시킵니다. 시간이 지남에 따라 이는 단열재의 조기 노화, 장비 수명 감소, 심지어 장비 고장으로 이어질 수 있습니다.
2. 전압 왜곡
고조파는 전기 시스템에 전압 왜곡을 일으킬 수 있습니다. 고조파로 인해 전류 파형이 왜곡되면 시스템 임피던스 전반에 걸쳐 전압 강하가 발생합니다. 이 전압 강하는 동일한 전원 공급 장치에 연결된 다른 민감한 장비의 성능에 영향을 미칠 수 있는 고조파 구성 요소를 포함합니다. 예를 들어, 컴퓨터, 통신 장치 및 기타 전자 장비는 전압 왜곡으로 인해 오작동이 발생할 수 있습니다.
3. 다른 장비와의 간섭
고조파는 다른 전기 및 전자 장비에 전자기 간섭(EMI)을 일으킬 수도 있습니다. 고조파의 고주파 성분은 전자기 에너지를 방출할 수 있으며, 이는 무선 수신기, 센서 및 제어 시스템과 같은 주변 장비의 정상적인 작동을 방해할 수 있습니다.
고조파 함량 측정
VF 제어 VFD의 고조파 함량을 평가하기 위해 일반적으로 여러 매개변수가 사용됩니다.
1. 총 고조파 왜곡(THD):
THD는 고조파로 인한 전류 또는 전압 파형의 전반적인 왜곡을 측정한 것입니다. 백분율로 표시되며 기본파 성분의 RMS 값에 대한 모든 고조파 성분의 RMS(근 - 평균 - 제곱) 값의 비율을 나타냅니다. THD 값이 낮을수록 고조파 왜곡이 적은 깨끗한 파형을 나타냅니다.
2. 개별 고조파 진폭:
THD 외에도 개별 고조파의 진폭을 측정하는 것도 중요합니다. 이는 문제를 일으키는 특정 고조파를 식별하고 적절한 완화 조치를 결정하는 데 도움이 됩니다.
고조파 성분 완화
VF 제어 VFD 공급업체로서 당사는 드라이브의 고조파 성분을 완화하기 위한 여러 가지 솔루션을 제공합니다.
1. 수동 필터
수동 필터는 고조파 완화의 가장 일반적인 방법입니다. 이 필터는 고조파 전류를 흡수하거나 차단하기 위해 특정 구성으로 연결된 인덕터, 커패시터 및 저항기로 구성됩니다. 수동 필터는 특정 고조파를 목표로 삼거나 전체 THD를 줄이도록 설계할 수 있습니다.
2. 능동 필터
능동 필터는 수동 필터에 비해 더욱 발전되었으며 더 나은 고조파 완화 기능을 제공할 수 있습니다. 이 필터는 전력 전자 장치를 사용하여 고조파 전류와 크기는 동일하지만 위상이 반대인 보상 전류를 생성합니다. 이는 시스템의 고조파 전류를 효과적으로 상쇄합니다.
3. 멀티 - 펄스 정류기
표준 6펄스 정류기를 사용하는 대신 12펄스 또는 18펄스 정류기와 같은 다중 펄스 정류기를 사용할 수 있습니다. 이러한 정류기는 정류 과정에서 펄스 수를 늘려 고조파 함량을 줄여 더 깨끗한 DC 전압과 더 낮은 고조파 전류를 생성합니다.
시스템 성능에 미치는 영향
VF 제어 VFD의 고조파 성분은 전체 시스템의 성능에 큰 영향을 미칠 수 있습니다. 고조파 함량을 줄임으로써 전기 시스템의 효율성을 향상시키고 에너지 소비를 줄이며 연결된 장비의 신뢰성을 향상시킬 수 있습니다. 예를 들어, 더 깨끗한 전원 공급 장치(낮은 고조파 함량)로 작동하는 모터는 진동과 소음이 적고 더 원활하게 작동하며 수명이 길어집니다.
적용 및 고려사항
VF 제어 VFD는 산업 기계, HVAC 시스템, 재생 에너지 시스템을 포함한 광범위한 응용 분야에 사용됩니다. 각 애플리케이션에서 고조파 함량을 신중하게 고려해야 합니다. 예를 들어, 민감한 산업 공정에서는 소량의 고조파 왜곡이라도 제품 품질 문제를 일으킬 수 있습니다. HVAC 시스템에서 고조파 함량이 높으면 에너지 소비가 증가하고 조기 장비 고장이 발생할 수 있습니다.
특정 용도에 맞게 VF 제어 VFD를 선택할 때 시스템의 고조파 요구 사항을 고려하는 것이 중요합니다. 일부 애플리케이션에는 THD가 매우 낮은 VFD가 필요할 수 있지만 다른 애플리케이션에는 고조파 왜곡에 더 잘 견딜 수 있습니다. 당사의 전문가 팀은 귀하의 특정 요구 사항에 맞는 올바른 VFD 및 고조파 완화 솔루션을 선택하는 데 도움을 드릴 수 있습니다.
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구매 및 상담 문의
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참고자료
- Math HJ Bollen의 "전기 시스템의 전력 품질"
- Dan M. Ionel 및 Giri K. Venkataramanan의 "가변 주파수 드라이브: 선택, 적용 및 유지 관리"