VFD

マーク A. コルボ著 2022 年 6 月 7 日

VFD を使用すると、ねじり解析の重要性が高まります。 マーク・A・コルボ著

注: この論文は、2021 年 10 月にケンタッキー州ルイビルで開催されたガス機械研究評議会 2021 ガス機械カンファレンスで初めて発表されました。元の論文は長かったため、複数の部分に分かれています。 パート 2 はここに示されています。

VSI によって生成される高調波励起と CSI/LCI ドライブによって生成される高調波励起の主な違いは、前者の方が常に大幅に小さいことです。 たとえば、バッカーニなど。 アル。 [5] は、LCI から VSI に切り替えることにより、30 MW システムのトルク リップルを 15% から 4% に削減しました。

CSI または LCI ドライブと VSI ドライブのもう 1 つの大きな違いは、負荷の関数としての高調波励起の大きさの動作です。 CSI および LCI ドライブの場合、その大きさはほとんどの場合、負荷トルク (したがって動作点) に大きく依存しますが、VSI ドライブの場合、負荷依存性は通常より小さく、存在しないことがほとんどです。

Song-Manguelle および Nyobe-Yome [36] によれば、VSI のパルス幅変調 (PWM) によって生成される間高調波励起の周波数は次の方程式で与えられます。

fexcite = m * fswitch ± n * fvfd (6)

ここで: fexcite = ねじりシステムに適用される励起周波数、Hz

fswitch = VFD スイッチング周波数、Hz

fvfd = VFD 出力周波数、Hz

m、n = 特定の正の整数

CSI の場合と同様、最も重要な相互高調波は、通常、2 つの周波数間の差の関数であるものです。 ただし、VFD 出力周波数が回線周波数と相互作用する CSI とはまったく対照的に、VSI では、相互作用は VFD 出力周波数と VFD スイッチング周波数 (またはスイッチング周波数と等しい VFD キャリア周波数) の間で行われます。

ねじれ信号に対して FFT が実行されると、高調波間はキャリア/スイッチング周波数の高調波を均等にまたがるペアの周波数として現れるため、高調波間は「側波帯」と呼ばれることもあります。

整数 m と n は、いくつかの奇妙な規則に従います。 m が偶数の場合、n は単に 6 の倍数、つまり 6、12、18 などになります [36]。

m が奇数の場合、n の許容値は次の方程式 [36] で定義されます。

n = 3(2i + 1) (7)

i = すべての非負の整数

したがって、m が奇数の場合、対応する n の値は 3、9、15、21 などになります。

上記の方程式については、専門家の間で普遍的な合意がないことに注意してください。 API 684 [4] のねじり振動セクションの編集者としての役割で、著者は、VFD 駆動に関するまったく新しいセクションの執筆を支援するために、世界のトップの VFD 専門家約 6 名からなるチームを編成しました。ねじれ。

彼らは皆、さまざまな国のさまざまな会社で働いていました。 これらの専門家は、著者が尋ねたほぼすべての質問について一致した意見を与えることができましたが、VSI によって出力される高調波間励起という 1 つの主題については一致することができませんでした。

著者は、上記の式が「最も正しい」と信じています。なぜなら、これらの式にはしっかりとした理論的根拠があり、複数の専門家によって好まれているからです。 しかし、次のような実際の経験が伝えられると、反対する専門家の意見も理解できます。

これらの方程式 (高調波励起と高調波間励起の両方) に厳密に従っていない VSI がたくさんあります。 LCI と比較すると、VSI のトルクは非常にスムーズですが、ドライブのモーター電流センサーの測定誤差により、出力周波数および出力周波数の 2 倍で小さな励起が発生する可能性があります。著者は、所有する多数の VSI でこれらの 1 次高調波と 2 次高調波を確認しました。取り組んだ。

また、VFD 出力周波数とスイッチング周波数以外の周波数の間で、有害な VSI 間高調波が観察される場合もあります。