効率を最大にするために設計された 洗練された工場機器を 想像してみてください 電力システムに潜んでいる 見えない脅威― ハーモニック歪みによって 頻繁に失敗しますこのシナリオは仮説ではなく 多くの産業企業が直面する現実的な課題です電力品質基準が厳しくなり,高精度機器の需要が増加するにつれて,適切な調和緩和ソリューションを選択することは極めて重要です.この記事では,技術的特徴について説明します.活性ハーモニックフィルター (AHF) と受動ハーモニックフィルター (PHF) の利点と限界,信頼性の高い電源システム.
電力電子機器の普及により,電気網の調和汚染が著しく増加しました.調和は電力品質を低下させ,機器の過熱,効率低下,保護装置の誤った起動しかし,多くのソリューションが利用可能であるため,この技術によって,多くの技術が開発され,多くの技術が開発されています.最適なアプローチを選択することは,企業にとって大きな課題です.
アクティブ・ハーモニック・フィルターは パワー・エレクトロニクス技術を使って 動的にハーモニックを反撃しますAHFは同じ大きさで逆相の補償電流を生成するこのアクティブアプローチにより,AHFは負荷変動に適応し,幅広いハーモニック周波数を抑制することができる.しかし,AHFには限界がある.安定した外部電源への依存を含む固有のエネルギー損失,および高総調和歪み電圧 (THDv) の環境における潜在的な性能低下.
AHF の基本的な機能は,積極的に補償電流を生成する能力にあります.電流トランスフォーマーは,調和電流を監視します.内部制御回路が必要な補償を計算している間インバーターは直流電源を AC 補償電流に変換し,それをグリッドに注入し,ハーモニックをキャンセルしますこのダイナミックな補償により,AHFは様々な負荷と複数のハーモニック周波数で有効性を維持することができます..
AHF の主要特徴は以下の通りである.
- ダイナミック補償:負荷変動に対するリアルタイム調整により,一貫した調和抑制が保たれます.
- 幅広い範囲の緩和:複数のハーモニック周波数を同時に抑制する
- プログラム可能性:様々なアプリケーションのためのカスタマイズ可能なパラメータと機能
- コンパクトなデザイン:パシブフィルターと比較して足跡が小さいので 設置が簡単になります
利点:
- 負荷の変動が大きい環境での優れた性能
- 複数のハーモニック周波数の包括的な緩和
- ソフトウェアの調整による柔軟な構成
- 空間効率の良い装置
制限:
- パッシブソリューションと比較してより高い初期投資
- 運用エネルギー消費 (理想的な条件では通常3%,要求の高い環境ではさらに高い可能性がある)
- 正常に機能するために安定した電源に依存する
- 高THDv環境での性能低下 (THDvの10%以上は推奨されない)
- 動作中の二次ハーモニックの生成可能
- ダウンストリーム・ハーモニック・ソースに対する有効性が限られている
AHFは以下の点において優れている.
- 集中した和音源と変動する負荷を持つ施設 (データセンター,精密製造など)
- 特殊な電力品質を要求する環境 (例えば,半導体製造,医療施設)
- 厳格な調和の条件を満たす ネットワークに接続された再生可能エネルギー装置
パシブ・ハーモニック・フィルターは,特定のハーモニック・周波数を吸収する共鳴回路を作成するために,受動的部品 (インダクタ,コンデンサ,レジスタ) を利用する.PHFは,シンプルさとコスト効率性を提供します.,しかし,特定の負荷に対してカスタム設計を必要とし,アクティブソリューションと比較して負荷変動に適応性が低いことを示しています.
PHFは,標的のハーモニック周波数で低インピーダンスを提示するLC共鳴回路を利用し,それらのコンポーネントを効果的に吸収します.典型的な構成には,異なるハーモニック (e) の複数の共鳴分支が含まれます.5番目,7番目,11番目,そして13番目).
主要なPHF特徴は以下の通りである.
- 特定のハーモニック周波数の効果的な吸収
- 統合された動力因子調整機能
- 低コストで シンプル な 建設
- 最低限のメンテナンスで信頼性の高い動作
利点:
- 初期投資が少ない
- 最低限の保守で信頼性が証明された
- パワーファクターの同時向上
- 効率的な下流調和吸収
- 電圧変動を安定させるエネルギー貯蔵能力
制限:
- 特定のハーモニックプロファイルのカスタムデザインが必要です
- 負荷変動に対する性能感度
- より大きな物理的な足跡
- 設計が正しくない場合,潜在的な共鳴問題
PHFは以下の点において最高です
- 安定した和音源と一貫した負荷を持つ環境 (例えば,大きな変頻駆動装置,直線器)
- ハーモニック・ミッティングとパワー・ファクタルの調整を組み合わせたアプリケーション
- コストに敏感な設備
タイリスター制御暖房装置を備えた自動車工場は,まずSTATCOMのAHFを配備し,電圧の不均衡や機器の移動を引き起こした追加のハーモニックを生成するPHFに切り替えた後,この施設は調和の取れた問題を解決し,生産効率を向上させました.
変動周波数駆動装置を使用する消費品包装施設では AHFが設置されたが,駆動装置や電子部品の故障が頻繁に発生した.分析により, AHF は単独の包装機械と動作するときに共鳴条件を作り出したことが明らかになった.線形負荷 (恒速感应モーター) が導入されたときのみ,AHFは適切に機能した.
AHF と PHF の 選択 に は,以下 の 点 を 慎重 に 考慮 する 必要 が あり ます.
- ハーモニック・ソースの特徴 (種類,周波数,大きさ)
- 負荷プロファイル (変動性,電力品質要件)
- ネットワークパラメータ (阻力,電圧レベル,短回路容量)
- 予算の制約 (初期費用と運用費用)
- 物理的空間利用可能
一般的にPHFは一貫した負荷を持つ安定した調和環境に適しており,AHFは集中した調和源と重大な負荷変動のあるアプリケーションにより適しています.高調和歪みのシナリオではPHFはしばしばより信頼性が高いことが証明されます.両技術を組み合わせたハイブリッドソリューションは,最適なパフォーマンスのためにそれぞれの強みを活用することができます.
効率的な調和緩和は,電力品質とシステムの信頼性を確保するために依然として重要です. AHFとPHFの両方が異なる運用状況において明確な利点を提供します.最も適切な解決策を導入するために,企業は独自のニーズを徹底的に評価する必要があります.適切な調和管理により 設備の性能が向上し エネルギー浪費が減り 最終的には生産効率が向上します
パワーエレクトロニクスの将来的な発展は 幅広い帯域の半導体装置と 知的制御アルゴリズムを含む より高度な調和緩和技術を約束しますこれらの革新は,よりスマートな建築のための追加のオプションを提供しますより効率的な電力システムです