Compact hoog efficiënt passief harmonisch filter voor VFD- en VSD-frequentiedrivers

Inleiding voor harmonische filters

Harmonische filters, net als superhelden, beschermen je energiesystemen.Er zijn twee hoofdsoorten van deze beschermers: actieve en passieve harmonische filters.

Het begrip van harmonieën en hun invloed op energiesystemen

Harmonics in elektrische energiesystemen verwijzen naar stromen of spanningen met frequenties die hele veelvouden van de fundamentele vermogen frequentie zijn.De tweede harmonie is 120 Hz.De elektriciteit die aan een eigenschap wordt geleverd, kan niet altijd'schoon' zijn en eigenschappen kunnen harmonische signalen ervaren.zoals elektronische apparaten die stroom in pulsen trekken in plaats van een gladde golf.

Deze plotselinge verandering in de stroom stroom injecteert harmonische stromen in uw stroomstelsel, wat verschillende problemen met de stroomkwaliteit kan veroorzaken.onevenwichtigheden in spanning of stroom tussen elektrische fasenJe kunt deze problemen opmerken door tekenen zoals flikkerende lichten, oververhitting van transformatoren,En de schepen die vaak op de vlucht zijn..

De toestand van de harmonieën in uw systeem wordt weergegeven door Total Harmonic Distortion (THD), een maat voor alle harmonische effecten.Het wordt meestal gemeten tot het 50ste veelvoud van de basisfrequentie van het energiesysteem., dat is 3 kHz of, volgens sommige richtlijnen, het 40ste veelvoud (2,4 kHz).

Slechte stroomkwaliteit als gevolg van harmonics kan verschillende problemen veroorzaken, zoals:

Verhoogd stroomverbruik leidt tot hogere installatie- en elektriciteitsrekeningen.
Oververhitting van apparatuur.
Verminderde winst.
Mogelijke schade aan uw apparatuur.
Oververhitting in neutrale geleiders en distributie transformatoren.
Verminderde betrouwbaarheid en levensduur van apparatuur.
Toegenomen onderhoudsverzoeken en stilstand.
Hogere elektriciteitskosten.

Deze extra frequenties vervormen de sinusgolf in een elektrisch circuit en kunnen ernstige gevolgen hebben, waaronder het verkorten van de levensduur van uw apparatuur.Nu we het hebben over de effecten van harmonische op uw stroomsystemen laten we bespreken hoe harmonische filters kunnen helpen deze problemen aan te pakken.

Basisprincipes voor actieve harmonische filters

Actieve harmonische filters (AHF's) zijn een modern antwoord op het probleem van harmonische vervorming in elektriciteitssystemen.Een centrale verwerkingseenheid (CPU) genereert vervolgens een harmonische stroom die het gemeten spectrum tegengesteldHet introduceert deze tegenstroom in het systeem in real time, waardoor alle bestaande harmonische stromen worden geneutraliseerd.

We kunnen actieve filters in drie soorten indelen, elk met zijn unieke voordelen:

Shunt actief filter:

Deze worden parallel aan de belasting aangesloten en schatten de harmonische stroom van de belasting.
Actieve filters van serie:

Deze worden in serie aangesloten op het energiesysteem en geven een spanning die de harmonische spanning in het systeem wegneemt.
De voornaamste voordelen van actieve filters liggen in hun vermogen om de vermogensaandelen te verhogen.Het maakt ze tot een geavanceerde oplossing voor harmonisch filteren.Actieve filters kunnen zich aanpassen aan veranderende harmonische invloeden en meerdere harmonische frequenties tegelijkertijd filteren.Ze maken gebruik van geavanceerde power electronics en besturingsalgoritmen om dynamisch harmonische vervorming te verminderen., waardoor compenserende stromen in het energiesysteem worden geïnjecteerd, wat resulteert in een schonere en stabielere stroomvoorziening.

Actieve filters hebben verschillende voordelen ten opzichte van passieve filters:

Ze kunnen meerdere harmonieën tegelijkertijd uitroeien.
Ze passen zich aan aan veranderingen in de frequentie van het energiesysteem en het harmonisch spectrum.
Ze veroorzaken geen resonantieproblemen in het energiesysteem, in tegenstelling tot passieve filters.
Ze genereren actief een omgekeerde compensatie-stroom die verschillende harmonische componenten uitschakelt, waardoor de parameters van de stroomkwaliteit zoals spanningsregulatie en onbalans worden verbeterd.
AHF's, ook wel bekend als Active Power Filters (APF's), zijn een nieuw soort elektrische apparatuur.

Ze onderdrukken actief harmonische frequenties en compenseren het reactieve vermogen.Het maakt ze een veelzijdige oplossing voor verschillende installaties van het energiesysteem.Spanningsschommelingen en harmonieën kunnen leiden tot storingen in het net en tot oververhitting en verhoogde energierekening.met een vermogen van meer dan 50 W, maar niet meer dan 100 W,, waarbij de vermogensaandelen worden verbeterd en indien nodig de belasting op alle drie de fasen wordt gebalanceerd.

Met hun adaptieve aard en superieure technologie bieden actieve harmonische filters een effectieve oplossing voor de uitdagingen van harmonische vervorming in energiesystemen.We zullen nu kijken naar de basis van passieve harmonische filters en hun vergelijking met actieve harmonische filters.

Basisprincipes voor passieve harmonische filters

Passieve harmonische filters (PHF's) werken volgens de principes van de basistheorie van elektrische circuits.Deze componenten werken op verschillende manieren samen om een specifiek filtereffect te creëren.

Het succes van een PHF bij het verwijderen van harmonieën hangt sterk af van zijn ontwerp en positie in het energiesysteem.en capaciteit om het gewenste filtereffect te creërenVoor een optimale harmonische eliminatie dient u het filter dicht bij de harmonische bron te plaatsen.

Een PHF's taak is om bepaalde frequenties toe te staan en andere te blokkeren.PHF's zijn ontworpen om harmonische frequenties te 'vangen'Dit wordt bereikt door de impedantie van het filter hoog te maken bij de harmonische frequenties en laag bij de basisfrequentie.

Er zijn verschillende soorten PHF's, elk met zijn eigen unieke reactie op frequentie en circuitsets.

Filters met een enkele afstemming
Filters met dubbele afstemming
Filters met hoge doorlaatkracht
Hoewel PHF's relatief eenvoudig en kosteneffectief zijn, bieden ze niet de flexibiliteit van Active Harmonic Filters (AHF's).

PHF's gebruiken passieve componenten zoals reactoren en condensatoren, die zijn afgestemd op een specifieke frequentie om een bepaald harmonisch deel te filteren en de resulterende harmonische delen te verminderen.Ze compenseren ook de reactieve kracht.Laten we deze nu vergelijken met hun actieve tegenhangers.

Efficiëntievergelijking
Verschillende factoren kunnen van invloed zijn op de efficiëntie van zowel actieve als passieve harmonische filters, waaronder de specifieke harmonische frequenties in het systeem, de belastingomstandigheden,Zowel AHF's als PHF's spelen een cruciale rol bij het verminderen van harmonische waarden in energiesystemen, maar ze functioneren verschillend en bieden verschillende niveaus van efficiëntie.Laten we onderzoeken hoe deze verschillen hun efficiëntie beïnvloeden..

Hier zijn enkele belangrijke verschillen tussen AHF en PHF:

AHF's kunnen meerdere frequenties tegelijkertijd verlagen.
PHF's filteren meestal afzonderlijke harmonics.
AHF's kunnen zich actief aanpassen aan veranderingen in de harmonische stroom van het elektriciteitsnet binnen een bepaald bereik.
De PHF's kunnen alleen de harmonieën van vaste orden verlagen (3,5,7) binnen een bepaald frequentiebereik.
Als het gaat om veiligheid, vermijden AHF's overbelasting wanneer de actieve filterlimiet wordt bereikt, in tegenstelling tot PHF's. Bovendien, als een AHF onbekwaam wordt, zal dit niet van invloed zijn op de motoren waarvoor het het vermogen optimaliseert.Dit brengt ons tot een belangrijke overweging bij het vergelijken van de twee.

Hoewel zowel AHF's als PHF's hun rol spelen en voordelen bieden, is het duidelijk dat AHF's een superieure efficiëntie en veiligheid bieden bij het beheren van vervormingen van het elektriciteitssysteem.

Kostenvergelijking

De keuze tussen actieve harmonische filters (AHF's) en passieve harmonische filters (PHF's) is van vitaal belang voor uw bedrijf, omdat ze verschillende kosten hebben.

Op het eerste gezicht lijken AHF's misschien duurder voor een applicatie met één aandrijving, maar hun kosteneffectiviteit neemt toe naarmate het aantal niet-lineaire lasten toeneemt.Dit gebeurt omdat één AHF meerdere belastingen kan corrigeren, waardoor het op lange termijn een goedkoper keuze is.

Omgekeerd zijn PHF's meestal kosteneffectiever voor toepassingen met een grote, enkele, niet-lineaire belasting.als constante output het grootste belang heeftOndanks de hogere aanvankelijke kosten kunnen AHF's de energiekosten aanzienlijk verminderen en een consistente output garanderen, waardoor de nettowinst van uw bedrijf toeneemt.

Bij de keuze tussen AHF's en PHF's moet u rekening houden met factoren als de specifieke harmonische frequenties in uw systeem, de belastingomstandigheden en het ontwerp en de plaatsing van de filters.

Hoewel u rekening moet houden met de aanvankelijke investering en de toekomstige onderhoudskosten, is het ook cruciaal om rekening te houden met de specifieke behoeften van uw energiesysteem bij het beslissen tussen AHF's en PHF's.Laten we onze focus verplaatsen naar het onderhoud van deze filters.

Onderhoud

Zowel actieve als passieve harmonische filters hebben unieke voordelen en nadelen op het gebied van onderhoud.oververhitting veroorzaken en uitdagingen in de afmeting opleveren vanwege de onvoorspelbaarheid van hun impact.

Sommige moderne PHF's, die door technici op de koude kant van breed verbonden elektrische subpanelen en grondtoepassingen worden geïnstalleerd, zijn passief en inductief.Deze apparaten vereisen geen elektrische componenten van derden, waardoor de onderhoudsbehoefte wegvalt.

Actieve harmonische filters (AHF's), ook wel bekend als harmonische correctie-eenheden (HCU's), bieden een meer geavanceerde oplossing voor het beheersen van vervorming van het elektriciteitssysteem.AHF's kunnen zich aanpassen aan en reageren op een breed spectrum aan harmonische frequentiesDeze aanpassingsvermogen maakt ze een flexibele oplossing voor verschillende installaties van het energiesysteem.

Een actief harmonisch filtersysteem bestaat uit drie hoofdonderdelen:

- Een module die harmonische
- Een besturingsmodule.
- Een inverter brug module

Het onderhoud van AHF's is echter niet zo eenvoudig.de complexiteit en de integratie van krachtelektronica kunnen vaker onderhoud vereisenDe specifieke frequentie van dit onderhoud is grotendeels afhankelijk van het AHF-model en de instructies van de fabrikant.

Aan de andere kant maken passieve filters gebruik van een langzamere methode die bekend staat als contactorschakeling.vermindering van het harmonische filtereffect.

In termen van exploitatiekosten:

Actieve harmonische filters kunnen hogere kosten met zich meebrengen vanwege de noodzaak van constante monitoring en onderhoud.Regelmatige controles en aanpassingen zijn van cruciaal belang om ervoor te zorgen dat het filter optimaal blijft functioneren naarmate de omstandigheden van het energiesysteem in de loop van de tijd veranderen.
Het installeren van een passiefharmonisch filter op elke aandrijving kan een minder opdringerige compensatiemethode zijn omdat het geen voortdurend onderhoud vereist.
Na het bespreken van de onderhoudsaspecten is de volgende overweging de aanpasbaarheid en flexibiliteit van deze filters.