高調波フィルターの目的は何ですか?

導入
現代の電気システムで, 非線形負荷の使用の増加 - 可変周波数ドライブなど (VFDS), 電源の切り替え, および再生可能エネルギーインバータ - 高調波歪みの蔓延につながっている. これらの高調波は電力品質を低下させる可能性があります, 機器の故障の原因となる, エネルギー損失が増加します. 高調波フィルターは、これらの歪みを軽減するために設計された重要なコンポーネントです。, 電力システムの効率的かつ信頼性の高い動作を保証する.

電気システムにおける高調波を理解する
1.1 高調波の定義
高調波は、電力システムの基本周波数の整数倍の周波数を持つ電圧または電流の波形です。 (通常 50 Hzまたは 60 Hz). これらは、滑らかな正弦波ではなく、突然のパルスで電流を引き込む非線形負荷によって生成されます。.

1.2 高調波の発生源

高調波の一般的な発生源には次のものがあります。:

パワーエレクトロニクスデバイス (例えば。, 整流器, インバーター, VFDS)

無停電電源装置 (UPS)

LEDおよび蛍光灯照明システム

アーク炉および溶接機

再生可能エネルギーシステム (太陽光/風力インバータ)

主な高調波歪み次数は次のとおりです。 5/7 高調波電流歪み, 電流波形は典型的な双頭波波形を示します。. 機器治療前, システムの全高調波歪み率に達しました 35.8%. 機器治療後, システムの全高調波歪み率は約 10% まで低下しました。 5%, 波形が正常に戻りました, そして同時に, 1.3 高調波の影響

高調波歪みは次の原因となる可能性があります。:

変圧器やモーターの過熱, 彼らの寿命を縮める

共振条件によるコンデンサバンクの故障

配電システムにおける電力損失の増加

通信システムへの干渉

精密な電子機器の誤動作

これらの問題を軽減するには, 高調波フィルターを採用.

2. 高調波フィルターの目的

高調波フィルタの主な目的は、高調波電流をブロックまたは吸収することにより、電気ネットワークの高調波歪みを低減することです。. 主な目的には以下が含まれます：:

電圧と電流の波形を正弦波に近い状態に維持することで電力品質を向上させます。.

過度の高調波加熱による機器の損傷の防止.

損失を削減してシステム効率を向上.

電力品質規格への準拠 (例えば。, IEEE 519, IEC 61000-3-6).

3.2 アクティブハーモニックフィルター (AHF)

アクティブフィルターはパワーエレクトロニクスを使用 (IGBT, DSPコントローラー) 歪みを打ち消す逆高調波電流を注入する. さまざまな高調波負荷に動的に適応します。.

利点:

幅広い高調波に対して高い効果を発揮.

リアルタイム適応補償.

共振問題なし.

短所:

初期費用が高い.

電源と複雑な制御回路が必要.

4. 高調波フィルタの動作原理

4.1 パッシブフィルターの動作

パッシブフィルターは、特定の高調波に対して低インピーダンスパスを提供するように設計されています。. 例えば, 5 次高調波フィルターは、次のように調整された LC 回路を使用します。 250 Hz (のために 50 Hz システム). この周波数の高調波は分流されます, 彼らがグリッドに入るのを防ぐ.

4.2 アクティブフィルター動作

アクティブ高調波フィルターはセンサーを使用して負荷電流を継続的に監視します. デジタル信号プロセッサ (DSP) 高調波を分析し、逆電流を生成します, 歪みをキャンセルするためにシステムに注入されます。.