فیلتر خروجی اینورتر و انواع آن

0
17
فیلتر خروجی اینورتر و انواع آن
فیلتر خروجی اینورتر و انواع آن
فیلترخروجی اینورتر

فیلتر خروجی به منظور اهداف مشخصی چون: امکان افزایش طول کابل تغذیه موتور، کاهش نیز صوتی، کاهش نویز EMI، کاهش استرس عایق موتور و کاهش جریان بیرین موتور مودر استفاده قرار می گیرد.

فیلترخروجی اینورتر
فیلتر اینورتر

فیلتر اینورتر می تواند شامل سه نوع: فیلتر du/dt، فیلتر سینوسی و فیلتر مد-مشترک باشد. کارکرد فیلتر مدمشترک نسبت به دو فیلتر دیگر متفاوت است.

فیلتر du/dt:

فیلتر du/dt یک نوع فیلتر خروجی اینورتر است که متشکل از خازن و سلف در قالب یک فیلتر Low-Pass است و فرکانس قطع آن بیش از فرکانس کلیدزنی نامی اینورتر انتخاب می شود. مقادیر سلف و خازن در این نوع فیلتر در قیاس با فیلتر سینوسی کمتر هستند که نشانگر قیمت ارزانتر و سایز کوچکتر این نوع فیلتر است.

تصویر ولتاژ و جریان یک موتور تغذیه شده با اینورتر ملاحظه می شود. همان طور که می بینید،تاثیر کابل بر مشخصه ولتاژ موتور منجر به ایجاد قله های ولتاژ شده است.

 

فیلتر du/dt
فیلتر du/dt

با استفاده از یک فیلتر du/dt، کماکان ولتاژ خروجی اینورتر پالسی است اما جریان خروجی یک شکل موج سینوسی تمیز خواهد داشت.

شکل زیر نشانگر تاثیر فیلتر  است که پیک های ولتاژ ترمینال موتور را کاهش می دهد و عمر مفید موتور را بهبود می بخشد. بنابراین امکان استفاده از اینورتر را برای موتور های معمولی (که به طور ویژه برای کار با مبدل طراحی نشده اند) فراهم می شود.

علاوه بر این، می توان برای شرایط کاری که امکان افزایش قله ولتاژ وجود دارد برای جلوگیری از آسیب به عایق موتور از این نوع فیلتر استفاده کرد. موتور های با تغذیه ۶۹۰v، کابرد هایی با میزان ترمز الکتریکی زیاد (regenerative)، محیط های کاری با دمای بالا و شرایط نا ملایم (Aggressive Environment) و محیط های کاری با ریسک آتش سوزی؛ از جمله این کاربرد ها هستند.

همچنین با درنظر گرفتن نمودار زیر می توان دریافت که با کاهش طول کابل، قله ولتاژ کاهش یافته اما du/dt ولتاژ افزایش می یابد. بنابراین برای طول کابل کوتاه (کمتر از ۱۵ متر) نیز استفاده از این نوع فیلتر توصیه می شود.

زمانی که طول کابل افزایش می یابد خازن خط نیز بزرگ شده و مانند یک فیلتر پائین-گذر عمل می نماید. به همین دلیل با افزایش طول کابل، فرکانس Ringing کاهش می یابد.

در نتیجه زمانی که طول کابل به بیش از ۱۵۰ متر می رسد، دیگر استفاده از فیتلر مذکور در کاهش ولتاژ پیک موثر نیست زیرا فرکانس Ringing کاهش می یابد. در این حالت اگر لازم به کاهش ولتاژ پیک باشد، استفاده از فیلتر سینوسی توصیه می شود.

فیلتر سینوسی (Sine-Wave):

فیلتر سینوسی نیز مانند فیلتر du/dt یک فیلتر خروجی اینورتر Low-Pass می باشد که فرکانس قطع کمتری دارد. استفاده از این نوع فیلتر سبب ایجاد ولتاژ سینوسی در ترمینال فاز اینورتر می شود.

بدین ترتیب با حذف مولفه های فرکانس بالا تنها هارمونیک های فرکانس پائین بر ترمینال موتور قرار می گیرند که باعث افزایش بازدهی موتور می گردد. به این ترتیب دیگر نیازی به استفاده از موتور های مخصوص اینورتر که عایق تقویت شده دارند، نیست.

فیلتر سینوسی (Sine-Wave)
فیلتر سینوسی (Sine-Wave)

طبیعتا با حذف مولفه های فرکانس بالا، نویز صوتی نیز تضعیف می شود. جریان بیرینگ نیز کاهش می یابد که منجر به افزایش عمر مفید موتور می گردد. ضمنا به علت حذف مولفه های فرکانس بالا در ولتاژ خروجی اینورتر، علاوه بر کاهش انتشار الکترومغناطیسی ناشی از Ringing در کابل موتور؛ تداخل الکترومغناطیسی به هنگام استفاده از کابل شیلد نشده نیز کاهش می یابد.

بنابراین فیلتر خروجی سینوسی علاوه بر موارد کاربرد فیلتر du/dt، می تواند کابرد های زیر نیز استفاد شود:

۱- کاربرد هایی که نیازمند نویز صوتی کم باشند. در شکل زیر تاثیر فیلتر سینوسی بر کاهش نویز صوتی ملاحظه می شود.

تاثیر فیلتر سینوسی بر کاهش نویز صوتی

۲- کاربرد هایی با طول کابل بیش از ۱۵۰ متر که فیلتر du/dt جوابگوی نیاز طول کابل نیست.

۳- کاربرد هایی که نیازمند دوره سرویس طولانی تری هستند.

فیلتر مد مشترک فرکانس بالا:

هسته های مغناطیسی مورد استفاده علاوه بر کاهش استرس به بیرینگ ها، منجر به کاهش تداخل الکترومغناطیسی فرکانس-بالا در کابل موتور نیز می شوند. البته این در صورتی است که هسته ها در سمت ترمینال اینورتر نصب شوند و در صورتی که در سمت ترمینال موتور نصب شوند، طبیعتا امکان کاهش تداخل الکترومغناطیسی را ندارند.

فیلتر مد مشترک فرکانس بالا
فیلتر مد مشترک فرکانس بالا

برای این منظور هسته های نانو-کریستال مشخصه فیلترکنندگی بهتری نسبت به هسته های فریت معمول دارند.

در این حالت و بدون درنظرگرفتن طول کابل، عموما دو هسته جوابگوی نیاز است. جدول زیر که راهنمای انتخاب تعداد هسته موردنیاز  می باشد، نشانگر وابستگی تعداد هسته ها به طول کابل است. همچنین ابعاد هسته های فریت به کار رفته نیز بر اساس توان موتور تعیین می شود.

راهنمای انتخاب تعداد هسته موردنیاز

هنگام راه اندازی داریو، لازم است دمای هسته ها چک شود. در صورتی که دمای آن ها به بیش از ۷۰ درجه برسد، نشان دهنده اشباع شدن هسته هاست. بدین ترتیب لازم است تعداد هسته های بیشتری قرار دهیم.

زمانی که تعدادی کابل موازی مثلا ۲ کابل ۱۰۰ متری داریم، می بایست طول هر کابل را ۲۰۰ متر لحاظ کنیم و بنابر این محاسبه، اقدام به قرار دادن هسته کنیم.

 

 

 

منبع:گروه الکترونیک قدرت دانشگاه تهران

برای این مقاله نظر بگذارید:

لطفا دیدگاه خود را بنویسید
لطفا نام خود را وارد کنید