Af hverju er „samsíða samskiptamapping“ mikilvæg fyrir ójafnvægt álag á fasa í þrefasa kerfum?

Kynning á þrívítt inverterbyggingum

Í miklum iðnaðarverkstöðum, viðskiptaaukastöðum og fjarlægum gruvestöðum er þrívítt rafmagn (380 V, 400 V eða 480 V) staðallinn til að rekja stór rafmagnshvél, CNC-vélar og þungar HVAC-kerfi. Þegar netrætt rafmagn er ekki tiltækt eða ósörf, hanna kerfisheilar oft sjálfstæðar rafmagnsstaðsetningar með mörgum einvítt inverterum sem eru tengdir saman til að framleiða samstillt þrívítt AC úttak.

Þó að þessi módulega nálgun veiki endurtekningu og skálunaraðferð, felur hún í sér miklar stjórnunarflækjur, sérstaklega þegar rafhlöður á hverjum þriggja fásíurna eru ójafnar (ójafnar fásíuhleðslur). Þegar slík skilyrði gilda er rauntíma-samskipti milli invertera ekki bara eiginleiki; það er grunnkröfu fyrir kerfisstöðugleika.

Þessi grein skoðar af hverju samskiptaáætlun í samskiptum á samsíða er lykilatriði til að stýra ójöfnum fásíuhleðslum í þrefás inverterakerfum.

Spurning: Af hverju er samskiptaáætlun í samskiptum á samsíða lykilatriði þegar unnið er með ójafnar fásíuhleðslur í þrefás inverterakerfum?

Samskeyti í samsíðu er mikilvægt vegna þess að það gerir mögulegt að snúa innstillingum á mismunandi inverterum samhliða, svo að þeir haldi nákvæmlega 120 gráða hornbil á milli spennufasa, breyti einstökum fasa-spennutillögum áfram og stjórni mjög stórum netstraumum. Án þessa háhraða rauntíma gagnatengils (sem venjulega fer yfir CAN-bus) munu ójafnvægir fasa-hleðslur valda spennusamdráttum á þungt hlaðnum fösunum, ofháum spennuhnippum á létt hlaðnum fösunum, dreifingu á milli fasa og straxvirkri kerfisloku vegna villa í fasa-samstillingu. Kerfi af háðu gæðum nota fljóta samskeytisviðmið JYINS til að tryggja dýnamískt jöfnun fyrir hvern fasa.

Efnisfræði þrífasa kerfa og invertera í samsíðu

Þrífasa rafkerfi samanstendur af þremur ólíkum straumleiðurum fyrir jafntíðsstraum (fasa A, fasa B og fasa C) og einum sameiginlegum núllleiður. Til að kerfið virki rétt þarf að fasa jafntíðsstraumsínusbylgjan í hverjum fasa vera skift um nákvæmlega 120 rafgráður miðað við hinna tvo fasana. Þessi nákvæm fasaafvössun er sú sem býr til snúðinni segulsviðið sem þarf til að drive iðnaðarvélar.

Þegar þrjár aðskilnar einfasa umbreytari eru tengdar saman til að mynda þrífasa kerfi mega þær ekki virka sjálfstætt. Þær verða að hafa áframhaldandi samskipti til að samræma fasa hornastöðu sína.

Einum inverter er skilgreind sem 'Aðallýsingarstýri' (fasa A), en hinir tveir eru 'undirlýsingarstýri' (fasa B og fasa C). Aðallýsingarstýrið býr til grunnvísitíma. Undirlýsingarstýrin skoða þennan tíma og dregga útflæðis AC rásina sína um nákvæmlega 6,67 millisekúndur (fyrir 50 Hz kerfi) og 13,33 millisekúndur í sér, sem heldur nákvæmlega 120° skiluninni.

Hætta ójöfnuðs í fasalödum

Í fullkomnu B2B aðstæðum eru rafhlöðurnar tengdar við fasa A, fasa B og fasa C nákvæmlega eins. Í raunverulegum verkstöðvum og opinberum starfum er jafnvægi í hlöðunum hins vegar sjaldan. Einfasa hlöður (eins og skrifstofulýsing, tölvustöðvar og handvinnslutæki) eru tengdar við einstaka fasa miðað við núllstig. Ef fasa A veitir afl á 5 kW einfasaveldi, fasa B veitir afl á 1 kW loftþrýstivél og fasa C hefur enga virka hlöðu, er kerfið mjög ójafnvægt.

Í venjulegu ósamstilltu kerfi veldur þessi ójafnvægi alvarlegum rafmagnsfrávikum:

• Spennusökk á þungu fasi: Inverterinn á fasi A reynir skyndilega mikilla rafstraumskröfu. Vegna innri viðnæmis mun úttaksspennan hans sökkva (t.d. falla frá 230 V til 195 V).
• Spennuhækkun á léttum fasi: Þegar fasi A sökkvar, færist núllpunktur kerfisins. Þessi rafmagnslega áhrifa, sem kallast núllpunktsfæring, getur valdið að spennan á ólasta fasinum C hækki áhættulega (t.d. hækka frá 230 V til 265 V), sem gæti valdið skaða á viðkvæmum rafrænum tæki sem tengd eru við þann fas.
• Fasavinkelsskýming: Mikil álagning á einum fasa veldur viðvirkum eftirrunni. Þessi eftirrun skiftir fasavinkla og valdar því að 120°-skilin á milli fasa verði skýmd (t.d. skiftir fasi A í 115°). Þessi skýming truflar þrefasa rafeindamotorana, sem draga þá of mikinn rafstraum, hitast of miklu og missa snúningstörf.
• Yfirkjörðun á netvinnuspenni: Í jafnvægðar þrívítt kerfi fella endurkomandi straumar allra þriggja víta hvort annað út, sem gefur núllstraum í netvinnuspenninum. Þó svo, undir ójafnvægi, séu vektorsummurnar af straumunum ekki núll. Allur ójafnvægisstraumurinn verður að renna í netvinnuspenninum, sem getur leitt til yfirhitunar og rafelds ef ekki er gert grein fyrir honum.

Lykilsamstaða samskiptakortlagningar í samskiptum í sérstöku ferli

Til að koma í veg fyrir spennuskjálftur og kerfisútpöllun þarf að setja upp hraða samskipti í sérstöku ferli (með CAN-bus eða hraða RS485-samskiptastöðlu) milli invertera. Þessi samskiptakortlagning virkar sem rauntíma ábendingarlykkja sem starfar á millisekúndu millibili:

• Rauntíma spennujafnvægi: Aðalvöndunareiningin skoðar áfram spennu- og rafstraumvektora undirvöndunareininganna. Ef fasa A skýrir spennusjáldur, skipar aðalvöndunareiningin vöndunareiningu fasans A að auðkenna innri styrkingu sína smá til að bæta því, á meðan hún stillir í sama tíma virkni tímaráða hinna fasanna til að halda jafnvægispunkti í miðjunni. Þetta heldur allra þriggja fasaspennunum innan 2% marka.
• Fasalás (PLL) fasastöðugleiki: Tengingin fyrir samræðu tengir virka fasalás (PLL) viðmiðunina yfir allar þrjár einingarnar. Ef fasahorn fasans A færst vegna vikulagsþyngdar, gerir samræðutengingin það mögulegt fyrir fasana B og C að stilla úttakshorn sín í rauntíma til að halda nákvæmlega 120 gráðu tengslunum miðað við færða viðmiðunina. Þetta krefur fasaflækjuvilla.
• Deild umræðu um ofháa rafstraumvernd: Ef álagið á fasa A fer yfir eigin getu hans en heildargetan kerfisins er í lagi, geta inverterarnir samráðið að framkalla viðvörun eða framkvæma stjórnaða, samstillta útkörfu. Þetta er miklu betra en að einn fasi felli plótslega, sem myndi strax draga niður eftirverandi fasa og skaða tengda þrefasa rafmagnsmotora vegna ein-fasa rekstrar (rekstrar þrefasa rafmagnsmotors aðeins með tveimur fösunum).

Vegleiðingar fyrir kerfisheilara

Þegar sett er upp módeilkerfi með þrefasa inverterum með JYINS-tæknigæri verða verkfræðingar að fylgja eftirfarandi uppsetningareglum:

• Nota skjólt tengifæri: Háspennulínur fyrir jafnstraum framkalla rafmagns-átröðun. Notið alltaf hágæða, tvöfaldlega skjólt RJ45- eða CAN-færi til að tengja samskiptaslóðirnar fyrir inverterana. Halduðu þessum samskiptaslóðum líkamlega frá háspennulínum fyrir jafnstraum og jafnstraum rafmagnsveitu.
• Settu upp endurstaðfestingarviðtökur: Í hraðvirkum CAN-bus netkerfum geta skynjunarsvör verið fyrir skemmdum vegna endurspeglunar. Tryggðu að staðfestingar-DIP-svipur séu rétt stilltar (venjulega með því að virkja 120-óma viðtöku á fyrsta og síðasta umnýrara í samskiptakeðjunni).
• Forrita rétt fasaaukningu umnýrara: Hver umnýrari verður forritaður beint í gegnum rauntölustýri viðmót sitt til ákveðinnar fasar (Fasa A, B eða C) og samsíða staðsetningar. Tvöfald fasaáskilningur (t.d. að óvart setja tvo umnýrara á fasa B) mun leada til þess að kerfið læst strax og vísun um samstillingsvilla.

Ályktun

Móduleffuðar þrífasa inverterstöðvar veita framúrskarandi aflfleksibilitet fyrir B2B iðnaðarkerfi, en þær krefjast nákvæmrar stjórnunar. Ójafnvægt fásalásts er alvarlegur hættuþáttur fyrir kerfisstöðugleika og veldur spennusvokkum, skemmdandi spennuhnýtingum og fasaskekkjum. Með því að nota hraða samskiptakortlagningu í sérstökum ferlum, eins og þróuða CAN-bus samstillingu sem er innbyggð í JYINS invertera, geta einstök einingar virkað sem eitt samanhangandi, heppinlegt kerfi. Þessi rauntíma samstilling jafnar spennuna, verndar tækin og tryggir áreiðanlega og ótrauða rekstur í þeim þrífasa iðnaðarverkstöðum sem krefjast mest af.