Praktische aspecten van reductie
van netverstoringen
Opties voor reductie van
netverstoring
In het algemeen kan de netverstoring van
vermogenselektronica worden geredu-
ceerd door het beperken van de hoogte
van de pulserende ingangsstromen.
Hierdoor verbetert de arbeidsfactor λ
(lambda). Om overmatige beïnvloeding
van de netkwaliteit te voorkomen kan een
scala aan reductie-, preventie- of compen-
satiemethodes worden ingezet bij
elektrische systemen of apparaten die
harmonischen veroorzaken.
– Smoorspoelen in de ingang of in de
DC-tussenkring van frequentieregelaars
– "Slim" DC-tussenkring met ondergedi-
mensioneerde condensatoren
– Gelijkrichters met 12, 18 of 24 puls
gelijkrichting
– Passieve filters
– Actieve filters
– "Active front end" en VLT® "low
harmonic drives"
Smoorspoelen in de ingang of
in de DC-tussenkring
Eenvoudige smoorspoelen (ook wel
chokes genoemd) leveren een effectieve
bijdrage aan de reductie van de harmoni-
schen die gelijkrichters veroorzaken in het
voedend net. Leveranciers van frequentie-
regelaars bieden smoorspoelen vaak aan
als optionele onderdelen voor fabrieks-
levering of installatie achteraf.
Smoorspoelen kunnen vóór de gelijk-
richter van de frequentieregelaar worden
geplaatst (in de voeding) of in de
DC-tussenkring na de gelijkrichter.
De inductie van de spoelen zal in beide
locaties hetzelfde effect hebben en
de demping van netverstoring is niet
afhankelijk van de plaatsing voor of
na de gelijkrichter.
Beide opties hebben voor- en nadelen.
Ingangssmoorspoelen zijn duurder,
groter en hebben grotere verliezen dan
DC-smoorspoelen. Het voordeel is dat
ze de gelijkrichter eveneens beschermen
tegen transiënte spanningen uit het net.
DC-smoorspoelen worden in de DC-tus-
senkring geplaatst en zijn effectiever
maar kunnen normaliter niet achteraf
gemonteerd worden. Met deze smoor-
spoelen kan de totale harmonische
vervorming van een B6 gelijkrichter
worden gereduceerd van een THDi van
80% zonder smoorspoelen naar ongeveer
40%. Uit de praktijk is gebleken dat
smoorspoelen met een U
van 4% nog
k
effectief zijn in frequentieregelaars.
Verdere reductie is alleen mogelijk met
speciale filters.
Gelijkrichter met 12, 18
of 24 puls gelijkrichting
Gelijkrichters met een groter aantal
stroompulsen per periode (12, 18 of 24)
veroorzaken minder harmonischen. In het
verleden zijn deze uitvoeringen met name
toegepast in hoge vermogens.
Deze gelijkrichters moeten echter gevoed
worden uit speciale transformatoren met
meerdere secundaire windingen die
onderling in fase zijn verschoven. Behalve
de complexiteit en afmetingen van deze
speciale transformatoren heeft deze
aanpak als nadeel dat er sprake is van
hogere investeringskosten voor zowel
transformator als frequentieregelaar.
Passieve filters
In situaties met strikte eisen op het gebied
van harmonischen kunnen als alternatief
passieve filters worden ingezet. Deze
bestaan uit passieve componenten, zoals
spoelen en condensatoren.
Specifieke LC-kringen die zijn afgestemd
op individuele harmonischen worden
parallel aan de belasting geplaatst en
brengen de totale harmonische vervor-
ming (THD) aan de voeding terug tot 10%
Opmerking: Danfoss VLT-frequentieregelaars zijn standaard voorzien van DC-smoorspoelen
in de tussenkring. De netverstoring wordt gereduceerd naar een THDi van 40%.
of 5%. Passieve filters kunnen worden
toegepast in combinatie met individuele
frequentieregelaars of groepen met
meerdere frequentieregelaars. Om
optimale resultaten te halen met een
harmonisch filter moet het afgestemd
worden op de werkelijke ingangsstroom
van de frequentieregelaar.
In het ontwerp van de totale energie-
verdeling worden passieve harmonische
filters vóór een frequentieregelaar of
groep frequentieregelaars geplaatst.
Voordelen van passieve filters
Deze filtercategorie biedt een goede prijs/
prestatieverhouding. Tegen relatief lage
kosten kan de gebruiker een reductie van
de harmonischen bereiken die vergelijk-
baar is met 12- of 18-puls gelijkrichters.
De totale harmonische vervorming (THD)
kan worden teruggebracht tot 5%.
Passieve filters veroorzaken geen
verstoringen in het frequentiegebied
boven 2 kHz. Aangezien ze volledig zijn
opgebouwd uit passieve componenten
is er geen slijtage en zijn ze ongevoelig
voor elektrische verstoringen en
mechanische belastingen.
Nadelen van passieve filters
Vanwege hun ontwerp zijn passieve filters
relatief groot en zwaar. Dit soort filters
is bijzonder effectief in het belastings-
gebied van 80–100%. Het capacitieve
blindvermogen neemt echter toe bij
afnemende belasting en het is aan te
bevelen de filtercondensatoren af te
schakelen bij nullastbedrijf.
17