Introduzione
Nei moderni sistemi elettrici, L'uso crescente di carichi non lineari, come unità di frequenza variabile (Vfds), APRITENZE APRITURA, e inverter per energie rinnovabili – ha portato alla proliferazione di distorsioni armoniche. Queste armoniche possono degradare la qualità dell'alimentazione, provocare malfunzionamenti delle apparecchiature, e aumentare le perdite di energia. I filtri armonici sono componenti essenziali progettati per mitigare queste distorsioni, garantendo un funzionamento efficiente e affidabile del sistema di alimentazione.
- Comprensione delle armoniche nei sistemi elettrici
1.1 Definizione di armoniche
Le armoniche sono forme d'onda di tensione o corrente con frequenze che sono multipli interi della frequenza fondamentale del sistema di alimentazione (in genere 50 Hz o 60 Hz). Sono generati da carichi non lineari che assorbono corrente in impulsi improvvisi anziché in onde sinusoidali regolari.
1.2 Fonti di armoniche
Le fonti comuni di armoniche includono:
Dispositivi elettronici di potenza (PER ESEMPIO., raddrizzatori, inverter, Vfds)
Gruppi di continuità (UPS)
Sistemi di illuminazione a LED e fluorescenti
Forni ad arco e saldatrici
Sistemi di energia rinnovabile (inverter solari/eolici)
L'ordine di distorsione armonica principale è 5/7 distorsione di corrente armonica, e la forma d'onda della corrente presenta una tipica forma d'onda a doppia testa. Prima del trattamento dell'attrezzatura, il tasso di distorsione armonica totale del sistema raggiunto 35.8%. Dopo il trattamento dell'attrezzatura, il tasso di distorsione armonica totale del sistema è sceso a circa 5%, La forma d'onda è tornata alla normalità, e allo stesso tempo, ciascuna armonica è diminuita in modo significativo.1.3 Effetti delle armoniche
Possono verificarsi distorsioni armoniche:
Surriscaldamento di trasformatori e motori, riducendone la durata della vita
Guasti dei banchi di condensatori dovuti a condizioni di risonanza
Aumento delle perdite di potenza nei sistemi di distribuzione
Interferenza con i sistemi di comunicazione
Malfunzionamento di apparecchiature elettroniche sensibili
Per mitigare questi problemi, vengono utilizzati filtri armonici.
2. Scopo dei filtri armonici
Lo scopo principale dei filtri armonici è ridurre la distorsione armonica nelle reti elettriche bloccando o assorbendo le correnti armoniche. Gli obiettivi chiave includono:
Miglioramento della qualità dell'energia mantenendo le forme d'onda di tensione e corrente prossime a quelle sinusoidali.
Prevenire danni alle apparecchiature causati da un eccessivo riscaldamento armonico.
Migliorare l’efficienza del sistema riducendo le perdite.
Conformità agli standard di qualità dell'energia (PER ESEMPIO., Ieee 519, CEI 61000-3-6).
3.2 Filtri armonici attivi (Ahf)
I filtri attivi utilizzano l'elettronica di potenza (Igbts, Controller DSP) per iniettare correnti controarmoniche che annullano le distorsioni. Si adattano dinamicamente ai carichi armonici variabili.
Vantaggi:
Altamente efficace per un'ampia gamma di armoniche.
Compensazione adattiva in tempo reale.
Nessun problema di risonanza.
Svantaggi:
Costo iniziale più elevato.
Richiede un alimentatore e circuiti di controllo complessi.
4. Principio di funzionamento dei filtri armonici
4.1 Funzionamento del filtro passivo
Un filtro passivo è progettato per fornire un percorso a bassa impedenza per armoniche specifiche. Per esempio, un filtro di quinta armonica utilizza un circuito LC sintonizzato 250 Hz (per 50 Sistemi Hz). Le armoniche a questa frequenza vengono deviate, impedendo loro di entrare nella rete.
4.2 Funzionamento del filtro attivo
Un filtro armonico attivo monitora continuamente la corrente di carico mediante sensori. Un processore di segnale digitale (Dsp) analizza le armoniche e genera correnti inverse, che vengono reimmessi nel sistema per annullare le distorsioni.
L'apparecchiatura sorgente armonica genera correnti armoniche di vari ordini. Dopo che l'APF misura la corrente armonica, controlla che l'uscita dell'interruttore IGBT sia opposta alla sua direzione, e la corrente armonica di uguale entità viene compensata. Dopo che la corrente passa attraverso il punto di accesso APF, può essere riportato allo stato puro
5. Applicazioni dei filtri armonici
I filtri armonici sono ampiamente utilizzati nelle industrie con elevato inquinamento armonico, tra cui:
Impianti industriali (con VFD e azionamenti di motori di grandi dimensioni)
Data center (apparecchiature informatiche sensibili)
Sistemi di energia rinnovabile (parchi solari/eolici)
Ospedali e laboratori (requisiti critici di qualità dell’energia)
Edifici commerciali (Illuminazione a LED e sistemi HVAC)
Progetto di ristrutturazione del cantiere navale Zhenjiang
Ospedale popolare di Shanghai Pudong
Compagnia di energia termica di Xi'an
Aeroporto di Jinan
Chery (Orde) Parco industriale per veicoli connessi intelligenti a nuova energia
Base di formazione e ricerca sulla sanità pubblica del Sichuan meridionale
Progetto della pila di ricarica del parcheggio Korla
