VFD ve VSD Frekans Sürücüleri için Kompakt Yüksek Verimlilikli Pasif Harmonik Filtre

Harmonik filtreler için giriş

Harmonik filtreler, süper kahramanlar gibi güç sistemlerinizi korur.Bu koruyucuların iki ana türü vardır.: aktif harmonik filtre ve pasif harmonik filtre.

Harmonikleri Anlamak ve Güç Sistemlerine Etkileri

Elektrik güç sistemlerindeki harmonikler, frekansları temel güç frekansının tam katları olan akımlara veya voltajlara atıfta bulunur. Örneğin, temel frekans 60 Hz ise,İkinci harmonik 120 Hz'de olurdu., ve üçüncüsü 180 Hz'de. Bir mülke verilen elektrik her zaman 'temiz' olmayabilir ve mülkler harmoniklere maruz kalabilir.Mesela pürüzsüz bir dalga yerine akım çeken elektronik cihazlar.

Akım akışındaki bu ani değişim, elektrik sisteminize uyumlu akımlar enjekte eder ve bu da çeşitli güç kalitesi sorunlarına neden olabilir.Elektrikli fazlar arasındaki voltaj veya akım dengesizliğiBu sorunları yanıp sönen ışıklar, aşırı ısınan transformatörler gibi işaretlerden görebilirsiniz.Sık sık dolaşan gemilerle..

Sisteminizdeki harmoniklerin durumu tüm harmonik etkilerin ölçüsü olan Toplam Harmonik Distorsiyon (THD) ile temsil edilir.Genellikle güç sisteminin baz frekansının 50. katına kadar ölçülür., yani 3kHz veya bazı yönergelere göre 40. kat (2.4kHz).

Harmoniklerden kaynaklanan düşük güç kalitesi, aşağıdakiler gibi birkaç soruna neden olabilir:

Elektrik tüketiminin artması, daha yüksek kurulum ve kamu hizmetleri faturalarına yol açar.
Ekipmanın aşırı ısınması.
Kârlılığın azalması.
Ekipmanlarına olası hasar.
Tarafsız iletkenlerde ve dağıtım transformatörlerinde aşırı ısınma.
Ekipmanın güvenilirliğinin ve ömrünün azalması.
Artan bakım talepleri ve duraklama süreleri.
Yüksek elektrik maliyetleri.

Bu ek frekanslar, bir elektrik devresindeki AC sinüs dalgasını çarpıtır ve ekipmanlarınızın ömrünü kısaltmak da dahil olmak üzere ciddi sonuçlara yol açabilir.Şimdi, harmoniklerin güç sistemlerinizdeki etkilerini tartıştığımızda, Harmonik filtrelerin bu sorunları nasıl ele almasına yardımcı olabileceğini tartışalım..

Aktif Harmonik Filtre Temelleri

Aktif Harmonik Filtreler (AHF'ler), güç sistemlerindeki harmonik bozulma sorununa modern bir yanıt sunmaktadır.Bir Merkezi İşlem Birimi (CPU), ölçülen spektrumun karşısına çıkan bir harmonik akım üretir.Bu ters akımı gerçek zamanlı olarak sisteme sokar ve tüm mevcut harmonikleri etkisiz hale getirir.

Aktif filtreleri üç tipte sınıflandırabiliriz, her biri benzersiz faydaları ile:

Shunt aktif filtreleri:

Bunlar yükle paralel olarak bağlanır ve yükten gelen harmonik akımı tahmin ederler.
Seri aktif filtreler:

Bunlar seri olarak güç sistemine bağlanır ve sistemdeki harmonik voltajı iptal eden bir voltaj enjekte eder.
Aktif filtrelerin başlıca faydaları güç faktörünü artırma yeteneklerindedir.Harmonik filtreleme için karmaşık bir çözüm haline getirerekAktif filtreler değişen harmonik etkilere adapte olabilir ve aynı anda birden fazla harmonik frekansı filtreleyebilir.Harmonik bozulmayı dinamik olarak azaltmak için sofistike güç elektronikleri ve kontrol algoritmaları kullanıyorlar.Bu, daha temiz ve daha istikrarlı bir güç kaynağına yol açar.

Aktif filtrelerin pasif filtrelere göre birkaç avantajı vardır:

Aynı anda çoklu harmonikleri yok edebilirler.
Güç sistemindeki frekans ve harmonik spektrum değişikliklerine uyarlanırlar.
Pasif filtrelerin aksine güç sisteminde rezonans sorunları yaratmazlar.
Çeşitli harmonik bileşenleri iptal eden aktif bir ters telafi akımı üretirler ve böylece voltaj düzenlemesi ve dengesizlik gibi güç kalitesi parametrelerini iyileştirirler.
Aktif Güç Filtreleri (APF) olarak da bilinen AHF'ler, yeni bir güç elektronik ekipman türünü temsil eder.

Aktif olarak harmonikleri bastırırlar ve reaktif gücü telafi ederler. AHF'ler uyarlanabilir ve geniş bir harmonik frekans aralığına cevap verebilirler.Onları çeşitli güç sistemi yapılandırmaları için çok yönlü bir çözüm haline getirir. Voltaj dalgalanmaları ve harmonikler şebeke bozukluklarını tetikleyebilir ve aşırı ısınmaya ve artan enerji faturalarına neden olabilir.Yük aralığında % 5'ten daha iyi toplam harmonik bozulma (THD) üreten bir sonuç, güç faktörünü iyileştirmek ve gerekirse üç aşamada yükü dengelemek.

Adaptatif doğası ve üstün teknolojileri ile Aktif Harmonik Filtreler, güç sistemlerinde harmonik bozulmaların ortaya koyduğu zorluklara etkili bir çözüm sunar.Şimdi pasif harmonik filtrelerin temellerini ve aktif harmonik filtrelerle karşılaştırmalarını inceleyeceğiz.

Pasif Harmonik Filtre Temelleri

Pasif Harmonik Filtreler (PHF'ler) temel elektrik devre teorisi ilkelerine göre çalışır.Bu bileşenler, belirli bir filtreleme etkisi yaratmak için farklı şekillerde birlikte çalışırlar..

PHF'nin harmonikleri ortadan kaldırma başarısı büyük ölçüde tasarımına ve güç sistemindeki konumuna bağlıdır.ve istenen filtreleme etkisini yaratmak için kapasitansEn iyi harmonik yoklama için, filtreyi harmonik kaynağın yanına yerleştirmelisiniz.

PHF'nin görevi belirli frekanslara izin vermek ve diğerlerini engellemektir. Bunu kapasitörlerin ve indüktörlerin farklı frekanslara benzersiz tepkilerini kullanarak başarır. Güç sistemlerinde,PHF'ler harmonik frekansları "tutmak" için tasarlanmıştır.Bu, filtrenin impedansını harmonik frekanslarda yüksek ve baz frekansında düşük hale getirerek elde edilir.

Her biri frekans ve devre ayarlarına benzersiz tepkisi olan çeşitli PHF türleri vardır. Bunlar şunlardır:

Tek ayarlı filtreler
Çifte ayarlı filtreler
Yüksek geçiş filtreleri
PHF'ler nispeten basit ve uygun maliyetli olmasına rağmen, Aktif Harmonik Filtrelerin (AHF) esnekliğini sunmazlar.

PHF'ler, belirli bir harmonik bölümü filtrelemek ve ortaya çıkan harmonikleri azaltmak için belirli bir frekansla ayarlanan reaktörler ve kondansatörler gibi pasif bileşenler kullanır.Aynı zamanda reaktif gücü de telafi ediyorlar.Şimdi bunları aktif eşleriyle karşılaştıralım.

Verimlilik Karşılaştırması
Sistemdeki spesifik harmonik frekanslar, yük koşulları dahil olmak üzere hem aktif harmonik filtrelerin (AHF'ler) hem de pasif harmonik filtrelerin (PHF'ler) verimliliğini etkileyebilecek birkaç faktör vardır.,Hem AHF'ler hem de PHF'ler, güç sistemlerinde harmonikleri azaltmada çok önemli bir rol oynarlar, ancak farklı işlevler görürler ve farklı verimlilik seviyeleri sunarlar.Bu farklılıkların verimliliğini nasıl etkilediğini inceleyelim..

AHF ve PHF arasındaki bazı temel farklılıklar şunlardır:

AHF'ler aynı anda birden fazla frekansı azaltabilir.
PHF'ler tipik olarak bireysel harmonikleri filtre eder.
AHF'ler, belirli bir aralıkta elektrik şebekesinin harmonik akımındaki değişikliklere aktif olarak uyum sağlayabilir.
PHF'ler sadece sabit düzenlerin harmoniklerini azaltabilir (3,5, 7) belirli bir frekans aralığında.
Güvenlik söz konusu olduğunda, AHF'lerin aksine aktif filtre sınırına ulaştığında aşırı yüklenmekten kaçınırlar.Bu, ikisini karşılaştırırken önemli bir noktaya getiriyor..

Bu nedenle, hem AHF'ler hem de PHF'ler rollerini yerine getirirken ve faydalar sunarken, AHF'lerin güç sistemi bozukluklarını yönetmede üstün verimlilik ve güvenlik suntuğu açıktır.

Maliyet Karşılaştırması

Aktif Harmonik Filtreler (AHF'ler) ile Pasif Harmonik Filtreler (PHF'ler) arasında karar vermek işiniz için hayati önem taşır çünkü farklı maliyet etkileri ile gelir.

İlk bakışta, AHF'ler tek tahrikli bir uygulama için daha pahalı görünebilir. Bununla birlikte, doğrusal olmayan yüklerin sayısı arttıkça maliyet etkinlikleri artıyor.Bunun nedeni bir AHF'nin birden fazla yükü düzeltebilmesidir., bu sayede uzun vadede daha bütçe dostu bir seçim haline geliyor.

Öte yandan, PHF'ler genellikle büyük, tek, doğrusal olmayan bir yükü olan uygulamalar için daha uygun maliyetlidir.Eğer sabit çıkış en büyük öneme sahipse, AHF'ler önerilen çözümdür. Daha yüksek başlangıç maliyetine rağmen, AHF'ler enerji masraflarını önemli ölçüde azaltabilir ve işletmenizin net gelirini artıran tutarlı bir çıktı sağlayabilir.

AHF'ler ve PHF'ler arasında karar verirken, sisteminizdeki belirli harmonik frekanslar, yük koşulları ve filtrelerin tasarımı ve yerleştirilmesi gibi faktörleri göz önünde bulundurmalısınız.

Başlangıç yatırımını ve gelecekteki bakım maliyetlerini göz önünde bulundurmanız gerekse de, AHF'ler ve PHF'ler arasında karar verirken güç sisteminizin özel ihtiyaçlarını da göz önünde bulundurmanız çok önemlidir.Şimdi bu filtrelerin bakım yönüne odaklanalım..

Bakım

Hem aktif hem de pasif harmonik filtreler bakım açısından benzersiz avantajlar ve dezavantajlar sunar.Aşırı ısınmaya neden olan ve etkilerinin öngörülememesi nedeniyle boyutlandırmada zorluklar yaratan.

Bazı modern PHF'ler, teknisyenlerin geniş bağlantılı elektrik alt panellerinin soğuk tarafına ve toprak uygulamalarına yerleştirdikleri pasif ve endüktiftir.Bu cihazlar herhangi bir üçüncü taraf elektrik bileşenleri gerektirmez, bakım gereksinimini ortadan kaldırır.

Aktif Harmonik Filtreler (AHF'ler), aynı zamanda Harmonik Düzeltme Birimleri (HCU'lar) olarak da bilinir, güç sistemi bozukluklarını yönetmek için daha sofistike bir çözüm sunar.AHF'ler geniş bir harmonik frekans yelpazesine uyarlanabilir ve tepki verebilirBu uyarlanabilirlik, onları çeşitli güç sistemi yapılandırmaları için esnek bir çözüm haline getirir.

Aktif harmonik filtre sistemi üç ana parçadan oluşur:

- Harmonik algılayan bir modül.
- Kontrol modülü.
- Bir inverter köprü modülü.

Bununla birlikte, AHF'lerin bakımı o kadar basit değil. AHF'ler genellikle PHF'lerden daha sofistike ve uyumlu olsa da,karmaşıklıkları ve güç elektroniklerinin dahil edilmesi daha sık bakım gerektirebilirBu bakımın spesifik sıklığı büyük ölçüde AHF modeline ve üreticinin talimatlarına bağlıdır.

Öte yandan pasif filtreler, kontaktor geçiş olarak bilinen daha yavaş bir yöntemi kullanır.Harmonik filtreleme etkisini azaltır.

İşletme maliyetleri açısından:

Aktif harmonik filtreler, sürekli izleme ve bakım gerekliliği nedeniyle daha yüksek maliyetlere neden olabilir.Elektrik sisteminin koşulları zamanla değiştikçe filtrenin optimal çalışmaya devam etmesini sağlamak için düzenli kontroller ve ayarlamalar çok önemlidir..
Her sürücüye Pasif Harmonik Filtre kurmak, sürekli bakım gerektirmediği için daha az müdahaleci bir telafi yöntemi olabilir.
Bakım yönlerini tartıştıktan sonra, bir sonraki düşünce bu filtrelerin uyarlanabilirliği ve esnekliği.