Sonel PQM - Leistungsanalysator - Verwendungsbeispiel Nr. 6: Wechselrichter mit DC-Drossel

Die Stromqualität in Industrieanlagen wird durch das weit verbreitete Vorhandensein einer großen Anzahl von Leistungsantrieben bedroht. Um die Widerstandsfähigkeit der Antriebe gegenüber Netzparametern und die einfache Anpassung technologischer Prozesse zu gewährleisten, ist die Verwendung von Wechselrichtern die beste Lösung.

Beschreibung des erkannten Problems

Ein Wechselrichter mit geringer Leistung ist typischerweise mit einem 6-Puls-Gleichrichter ausgestattet. Daher interagiert er auf charakteristische Weise mit dem Stromnetz und wirkt sich durch seinen verzerrten Strom negativ auf die Energiequalität aus. Die Auswirkung der Verwendung einer DC-Reihendrossel auf die Verbesserung der Stromversorgungsparameter des Wechselrichters sollte bewertet werden. 

Eingesetzte Messmittel

• Analysator Sonel PQM-702 (siehe den Nachfolger von Sonel PQM-710)
• Zangensatz C-7A
• Software Sonel Analysis

Abb. 1. Abbildung der Parameter THD I und Kf vor dem Hintergrund einer dreiphasigen Scheinleistung ohne DC-Drossel

 

Abb. 2. Spannungen und Ströme-Oszillogramm für den Betrieb des Umrichters ohne DC-Drossel   

 

Vorläufige Schlussfolgerungen (Abb. 1. bis 2.)

1. Es wurde ein hohes Maß an Harmonischen im Strom beobachtet:

• Bei ~8,3 kVA – THD I ~=140 % (siehe 1.);
• Bei ~8,9 kVA – THD I ~= 158 % (siehe 2.).

2. Harmonische im Strom mit erheblichem Beitrag höherer Komponenten, hoher Kf-Wert (siehe 3.).
3. Der momentane Verlauf der Phasenströme weist eindeutig auf eine pulsierende Energieentnahme aus dem Netz hin (siehe 4.).
4. Die Stromqualität an der Messstelle wird durch die Auswirkungen des Flusses höherer Stromharmonischen gefährdet.

 

Abb. 3. Spannungen und Ströme-Oszillogramm beim Betrieb eines Umrichters mit DC-Drossel  

 

Korrekturmaßnahme: 

• Verwendung einer DC-Drossel im Gleichrichterkreis (Bild 3 bis 7).

Auswirkungen:    

1. Die Breite der Stromimpulse hat zugenommen (siehe 5.).
2. Der Grad der harmonischen Verzerrung hat abgenommen (siehe 6.).
3. Der Kf-Pegel im Strom hat abgenommen (siehe 7.).

Abb. 4. Abbildung der THD I-Faktor vor dem Hintergrund einer dreiphasigen Scheinleistung mit DC-Drossel

 

Abb. 5. Abbildung der Kf-Koeffizienten des Stroms vor dem Hintergrund der dreiphasigen Scheinleistung mit einer DC-Drossel

 

Abb. 6. Oberschwingungspegel der Phasenströme des Wechselrichters ohne DC-Drossel

 

Abb. 7. Oberschwingungspegel der Phasenströme des Wechselrichters mit DC-Drossel 

 

Schlussfolgerungen

1. Die Verwendung einer Drossel verbesserte die Form des Stromflusses (Abb. 2 und Abb. 3).
2. Der THD-Pegel für Strom sank von 140 % auf 70 %.
3. Der Anteil der höheren Harmonischen nach der Drosselung sank von ca. 160 % auf 29 % - 35 % (Abb. 1. und Abb. 4.).
4. Bemerkbar ist viel schnelleres Abklingen des Oberwellengehalts nach Verwendung einer DC-Drossel (siehe 8. und 9.).
5. Durch die Verwendung einer einfachen DC-Drossel werden Verluste durch höhere Oberschwingungsströme deutlich reduziert. 

Empfehlungen

1. Änderungen an anderen Wechselrichtern in Betracht ziehen.

 

Autor:
Krzysztof Lorek