Prečo sa na čistenie napájacieho zdroja používajú aktívne harmonické filtre?

V moderných priemyselných a komerčných energetických systémoch sú nelineárne záťaže, ako sú frekvenčné meniče, LED osvetlenie, servopohony a UPS, čoraz bežnejšie. Tieto zariadenia zvyšujú účinnosť a presnosť riadenia a zároveň generujú veľké množstvo harmonického prúdu. Harmonické znečistenie je ako „toxíny“ v elektrickej sieti, ktoré spôsobuje skreslenie napätia, prehrievanie zariadení, poruchy a dokonca aj trvalé poškodenie.

Prečo sa teda aktívne harmonické filtre (APF) špecificky používajú na čistenie zdrojov energie? Aké sú základné princípy a výhody tohto prístupu?

I. Nebezpečenstvo harmonických: Prečo je „čistenie“ nevyhnutné?

Aby sme pochopili úlohu APF, musíme najprv pochopiť riziká harmonických. Harmonické sú vysoko-frekvenčné zložky, ktoré sú celočíselnými násobkami základnej frekvencie (50/60 Hz). Ich prítomnosť môže viesť k:

1. Zvýšená spotreba energie a tvorba tepla: To vedie k prehrievaniu transformátorov, káblov a motorov, urýchľuje starnutie izolácie a výrazne zvyšuje straty energie.

2. Spôsobenie poruchy zariadenia: Prerušenie normálnej prevádzky alebo spôsobenie nesprávnej činnosti presných elektronických zariadení (ako sú PLC, lekárske nástroje); čo vedie k nadprúdovej rezonancii a vyhoreniu kondenzátorov.

3. Ohrozenie bezpečnosti systému: Spôsobuje, že prúd neutrálneho vedenia je príliš vysoký, dokonca prekračuje fázový prúd, čím sa zvyšuje riziko požiaru; vedie k skresleniu priebehu napätia, čo má vplyv na kvalitu napájania celej elektrickej siete.

II. Prečo zvoliť aktívne filtre na čistenie?

1. Filtračný efekt je vynikajúci a dynamická odozva je rýchla.

APF dokáže súčasne odfiltrovať rôzne harmonické v rozsahu od 2. do 51. rádu alebo dokonca vyššie. Miera filtrovania je zvyčajne vyššia ako 97 %.

Rýchlosť odozvy je extrémne vysoká (zvyčajne do 100 μs) a dokáže dokonale kompenzovať harmonické zložky generované rýchlo sa meniacim zaťažením (ako sú lisy, zváracie stroje), čím sa dosiahne sledovanie a zrušenie v-reálnom čase.

2. Vysoko prispôsobivý, bez spôsobovania rezonancie

Pasívny filter môže vytvárať paralelnú rezonanciu s impedanciou siete, čím zosilňuje určitú harmonickú a spôsobuje nehodu. APF je však riadený zdroj prúdu a jeho charakteristiky nebudú rezonovať s mriežkou, vďaka čomu je mimoriadne bezpečný.

Dokáže automaticky sledovať zmeny harmonických zložiek siete a adaptívne ich kompenzovať. Nie je potrebné sa obávať zlyhania v dôsledku kolísania zaťaženia alebo zmien v štruktúre mriežky.

3. Multi-funkčné, všestranné na použitie

Okrem potláčania harmonických má APF zvyčajne aj funkcie kompenzácie jalového výkonu (zlepšenie účinníka) a vyrovnávania trojfázových záťaží. Jedno zariadenie dokáže vyriešiť viacero problémov s kvalitou elektrickej energie a má mimoriadne vysokú nákladovú-efektívnosť.