Введение
В современных электрических системах, Растущее использование нелинейных нагрузок, таких как переменные частоты (VFDS), Переключение источников питания, и инверторы возобновляемой энергии — привело к распространению гармонических искажений.. Эти гармоники могут ухудшить качество электроэнергии., вызвать сбои в работе оборудования, и увеличить потери энергии. Фильтры гармоник являются важными компонентами, предназначенными для смягчения этих искажений., обеспечение эффективной и надежной работы энергосистемы.
- Понимание гармоник в электрических системах
1.1 Определение гармоник
Гармоники — это сигналы напряжения или тока с частотами, кратными основной частоте энергосистемы. (обычно 50 Гц или 60 Гц). Они генерируются нелинейными нагрузками, которые потребляют ток резкими импульсами, а не плавными синусоидальными волнами..
1.2 Источники гармоник
Общие источники гармоник включают в себя:
Силовые электронные устройства (НАПРИМЕР., выпрямители, инверторы, VFDS)
Источники бесперебойного питания (UPS)
Системы светодиодного и люминесцентного освещения
Дуговые печи и сварочные аппараты
Возобновляемые энергетические системы (солнечные/ветряные инверторы)
Порядок основных гармонических искажений: 5/7 Гармоническое искажение тока, и форма сигнала тока представляет собой типичную форму двунаправленного сигнала.. До обработки оборудования, общий коэффициент гармонических искажений системы достиг 35.8%. После обработки оборудования, общий коэффициент гармонических искажений системы упал примерно до 5%, форма волны вернулась к нормальному, И в то же время, каждая гармоника значительно уменьшилась. 1.3 Влияние гармоник
Гармонические искажения могут привести к:
Перегрев трансформаторов и двигателей, сокращая продолжительность их жизни
Выход из строя конденсаторной батареи из-за условий резонанса
Повышенные потери мощности в распределительных системах
Вмешательство в системы связи
Неисправность чувствительного электронного оборудования
Чтобы смягчить эти проблемы, используются фильтры гармоник.
2. Назначение фильтров гармоник
Основная цель фильтров гармоник — уменьшить гармонические искажения в электрических сетях путем блокировки или поглощения гармонических токов.. Ключевые цели включают в себя:
Улучшение качества электроэнергии за счет поддержания формы сигналов напряжения и тока близкой к синусоидальной..
Предотвращение повреждения оборудования, вызванного чрезмерным гармоническим нагревом..
Повышение эффективности системы за счет снижения потерь.
Соблюдение стандартов качества электроэнергии (НАПРИМЕР., IEEE 519, МЭК 61000-3-6).
3.2 Активные гармонические фильтры (AHF)
В активных фильтрах используется силовая электроника. (IGBTS, DSP-контроллеры) для введения токов противогармоник, которые нейтрализуют искажения. Они динамически адаптируются к изменяющимся гармоническим нагрузкам..
Преимущества:
Высокая эффективность для широкого диапазона гармоник..
Адаптивная компенсация в реальном времени.
Никаких проблем с резонансом.
Недостатки:
Более высокая первоначальная стоимость.
Требуется источник питания и сложная схема управления..
4. Принцип работы фильтров гармоник
4.1 Работа пассивного фильтра
Пассивный фильтр предназначен для обеспечения низкоомного пути для определенных гармоник.. Например, фильтр 5-й гармоники использует LC-цепь, настроенную на 250 Гц (для 50 Гц системы). Гармоники на этой частоте шунтируются., предотвращая их попадание в сетку.
4.2 Работа активного фильтра
Активный фильтр гармоник непрерывно контролирует ток нагрузки с помощью датчиков.. Цифровой сигнальный процессор (DSP) анализирует гармоники и генерирует обратные токи, которые вводятся обратно в систему для устранения искажений.
Оборудование источника гармоник генерирует гармонические токи различных порядков.. После того, как APF измерит гармонический ток, он управляет выходным сигналом переключателя IGBT, противоположным его направлению, и гармонический ток равной величины компенсируется. После прохождения тока через точку доступа APF, его можно восстановить до чистого
5. Применение фильтров гармоник
Фильтры гармоник широко используются в отраслях с высоким уровнем гармонического загрязнения., включая:
Промышленные предприятия (с ЧРП и большими моторными приводами)
Центры обработки данных (чувствительное ИТ-оборудование)
Возобновляемые энергетические системы (солнечные/ветряные электростанции)
Больницы и лаборатории (критические требования к качеству электроэнергии)
Коммерческие здания (Светодиодное освещение и системы вентиляции и кондиционирования)
Проект реконструкции верфи Чжэньцзян
Шанхайская народная больница Пудун
Сианьская теплоэнергетическая компания
Аэропорт Цзинань
Чери (Полчища) Индустриальный парк интеллектуальных подключенных транспортных средств New Energy
Учебно-исследовательская база общественного здравоохранения Южного Сычуани
Проект зарядной сваи для парковки в Корле
