چوک و فیلتر در درایوها و راه‌های مختلف کم کردن هارمونیک‌ها

برای بهینه کار کردن اینورترهای فرکانسی از لوازم و روش‌های مختلفی مانند انواع چوک و فیلتر و غیره برای کاربردهای مختلف استفاده می‌شود.

برای بهینه کار کردن اینورترهای فرکانسی از لوازم و روش‌های مختلفی از جمله استفاده از انواع چوک، فیلتر و غیره برای کاربردهای مختلف استفاده می‌شود.

انواع فیلترها، فیلترهای اکتیو و پسیو، چوک ورودی، چوک DC، چوک خروجی، چوک سینوسی، کابل شیلددار، حلقه‌های فریت، ورودی‌های با پالس‌های بالاتر، ارتینگ مناسب و غیره می‌باشد.

راه‌های مختلف کم کردن هارمونیک‌ها

• چوک ورودی (input line reactor)

اینورترهای فرکانسی به علت وجود نیمه‌هادی‌ها و سوئیچ‌ها مانند: IGBTها در ساختار خود تولید هارمونیک‌های فرد می‌کنند. هارمونیک‌های 5 و 7 و 9 و 11 و غیره از مهمترین آن‌ها می‌باشند.

تولید این هارمونیک‌ها باعث اختلال در لوازم برقی دقیق و حساس می‌گردد.

نصب چوک ورودی مناسب باتوجه به توان مصرفی می‌تواند تا حدودی هارمونیک‌ها را کم و علاوه بر آن از اینورتر هم محافظت می‌کند.

این اشتباه رایجی است که برای انتخاب و نصب چوک ورودی توان اینورتر را در نظر می‌گیرند.

ولی انتخاب چوک باید باتوجه به توان الکتروموتور و حتی توان مصرفی باشد.

در یک پروژه برای راه‌اندازی یک الکتروموتور 90kw، یک درایو به توان 110kw، انتخاب و همچنین یک چوک 250A در ورودی نصب شده بود. اما حداکثر جریانی که الکتروموتور می‌کشد 145A است.

با نصب چوک فوق‌الذکر، همچنان هارمونیک باعث اختلال در سیستم‌های موازی می‌گشت.

ولی با تعویض چوک 160A که دارای ظرفیت کوچکتری بود، تا حد بالایی هارمونیک‌ها حذف شد.

• چوک DC

در قسمت ورودی اینورترهای فرکانسی پس از رکتیفایر معمولا چوک DC نصب می‌گردد.

این‌گونه چوک‌ها خود بر دو گونه‌اند یا فقط یک سیم‌پیچ دارند و روی لینک مثبت DC نصب می‌گردند یا نوع دیگر که شامل دو سیم‌پیچ مجزا بوده و روی هر 2 لینک مثبت و منفی DCنصب می‌گردند.

این نوع دوم امکان ارت کردن را نیز دارا می‌باشد و به‌طور چشمگیری از درایو و رکتیفایر محافظت کرده و در حذف هارمونیک‌ها بهتر عمل می‌کنند.

مبدل‌های فرکانسی باعث بهبود ضریب قدرت موتور COSQ می‌شوند و این ضریب به یک نزدیک می‌شود. که این کار با استفاده از چوک DC انجام می‌شود.

• چوک خروجی (output choke)

نوع فرکانس خروجی درایوها مربعی ‌است و این نوع فرکانس فقط برای الکتروموتور مناسب می‌باشد.

اما فاصله درایو تا الکتروموتور فقط می‌تواند مقدار محدودی باشد و اگر طول کابل زیاد باشد، باید از چوک‌های خروجی استفاده کرد تا شکل موج‌ را شبه سینوسی کند.

اینگونه چوک‌ها تا حدودی باعث می‌گردند تا شکل موج حاصل تا فواصل بیش‌تری بتواند الکتروموتورها را راه‌اندازی نماید.

هر چقدر فرکانس carrier تولیدی درایو مقدار بیش‌تری باشد، طول کابل بیش‌تری را می‌تواند بدون چوک طی کند.

در درایوهای توان بالاتر فرکانس کریر لازم برای سوئیچ کردن سوئیچ‌های پایین‌تر است.

پس اینگونه درایوها را برای طول کابل کمتری می‌توان استفاده نمود.

• چوک سینوسی

اگر فاصله درایو تا الکتروموتور بسیار زیاد باشد، باید حتما در خروجی اینورتر چوک سینوسی نصب نمود.

تا از این طریق بتوان موج حاصل را با محدودیت کمتری تا فواصل طولانی انتقال داد.

با نصب چوک سینوسی فرکانس حاصل در کابل افت نمی‌کند.

در فواصل طولانی کابل مانند خازن عمل می‌کند و یک بار RC در مسیر اضافه می‌گردد.

با اضافه کردن فیلتر سینوسی این مشکل هم تا حدود بسیار زیادی حل می‌گردد.

• ورودی با پالس بالا

رکتیفایرهای معمولی سه‌فاز، 3 پالس مثبت و 3 پالی منفی را به یک جهت هدایت می‌کنند.

ولی این پالس‌ها، پالس صافی نیستند و با اضافه کردن رکتیفایرهای با پالس‌های 12 و 18 و بالاتر می‌توان تا حد زیادی هارمونیک‌های تولیدی را حذف نمود.

البته تهیه پالس‌های بالاتر احتیاج به ترانس‌هایی با خروجی‌های ستاره و مثلث و زیگزاگ دارند که قطعا گران قیمت می‌باشد.

• حلقه فریت و ارت

یکی دیگر از لوازمی که در ورودی و خروجی اینورترهای با کیفیت بالا استفاده می‌کنند، حلقه فریت می‌باشد.

حلقه فریت تا حدودی باعث حذف هارمونیک‌ها می‌شود.

همچنین استفاده از خازن‌های AC در ورودی اینورتر (فیلتر EMC) تا حدودی باعث حذف هارمونیک‌ها می‌شود.

تمام تجهیزات الکتریکی بنا به کارکرد خود تشعشعات الکترومغناطیسی فرکانس بالا یا فرکانس پایین تولید می‌کنند.

فیلتر EMC بر این اساس بنا شده است که این تشعشات از حد مجاز تجاوز نکند.

تشعشعات بالای 2GHZ برای سلامتی انسان مضرند و بازگشت هارمونیک‌ها به شبکه آسیب می‌رساند.

استفاده از فیلتر RFI برای تداخل فرکانس بالا در ورودی درایو منبع انتشار امواج فرکانس پایین هارمونیک‌های ولتاژ می‌باشند.

برای جلوگیری آن از فیلترهای هارمونیک خارجی در ورودی اینورتر استفاده می‌کنند.

این عمل سبب می‌شود بازگشت هارمونیک به شبکه آسیب نرساند.

همچنین موجب اختلال در کار تجهیزات ابزار دقیق و یا PLC نشود.