최고 효율을 위해 설계된 정교한 공장 장비를 상상해보세요. 하지만 종종 전력 시스템에서 숨어있는 보이지 않는 위협으로 인해 실패합니다.이 시나리오는 가설적인 것이 아니라 많은 산업 기업이 직면한 현실적인 도전입니다.전력 품질 표준이 더욱 엄격해지고 고 정밀 장비 요구가 증가함에 따라 올바른 조화 완화 솔루션을 선택하는 것이 중요합니다.이 기사에서는 기술적 특성을 살펴보고 있습니다., 활성 하모닉 필터 (AHF) 와 수동 하모닉 필터 (PHF) 의 장점과 한계, 안정적인 건물을 위한 의사결정을 안내하기 위해 실제 사례 연구로 보완,신뢰성 있는 전력 시스템.
전력 전자 장치의 광범위한 사용은 전기 네트워크의 하모닉 오염을 크게 증가 시켰습니다. 하모닉은 전력 품질을 저하시키며 장비 과열, 효율성 감소,보호 장치의 잘못된 작동, 심지어 전체 시스템 안정성을 위협합니다. 결과적으로 현대 산업 운영에 대한 조화 완화는 필수적입니다.최적의 접근 방식을 선택하는 것은 기업들에게 중요한 도전입니다..
액티브 하모닉 필터는 파워 전자 기술을 사용하여 역동적으로 하모닉을 대응합니다.AHF는 같은 크기의 보상 전류를 생성하지만 반대 단계이 적극적인 접근 방식은 AHF가 부하 변동에 적응하고 광범위한 하모닉 주파수를 억제 할 수 있습니다. 그러나 AHF에는 한계가 있습니다.안정적인 외부 전원 공급에 대한 의존도 포함, 고유의 에너지 손실 및 높은 총 조화 왜곡 전압 (THDv) 환경에서 잠재적 인 성능 저하.
AHF의 핵심 기능은 적극적으로 보상 전류를 생성 할 수있는 능력에 있습니다. 전류 변압기는 하모닉 전류를 모니터링합니다.내부 제어 회로에서 필요한 보상을 계산하는 동안인버터들은 DC 전력을 AC 보상 전류로 변환하여 격자에 주입하여 하모닉을 취소합니다.이 동적 보상으로 AHF는 다양한 부하와 여러 개의 하모닉 주파수에서 효과를 유지할 수 있습니다..
AHF의 주요 특징은 다음과 같습니다.
- 동적 보상:로드 변동에 실시간 조정으로 일관성 있는 하모닉 억제를 유지합니다.
- 광대 스펙트럼 완화:여러 개의 하모닉 주파수의 동시에 억제
- 프로그래밍 가능성:다양한 애플리케이션을 위한 사용자 정의 가능한 매개 변수와 기능
- 콤팩트 디자인:수동 필터와 비교하면 더 작은 발자국이 설치를 단순화합니다.
장점:
- 상당한 부하 변동이있는 환경에서 우수한 성능
- 다중 하모닉 주파수의 포괄적 완화
- 소프트웨어 조정을 통해 유연한 구성
- 공간 효율적인 설치
제한 사항:
- 수동 솔루션에 비해 초기 투자가 더 높습니다.
- 운영 에너지 소비 (이상 조건에서 일반적으로 3% 이상, 요구 환경에서는 잠재적으로 더 높습니다)
- 정상 작동을 위해 안정적인 전원 공급에 의존
- 높은 THDv 환경에서의 성능 저하 (일반적으로 10% THDv 이상은 권장되지 않습니다)
- 작동 중 부차 하모닉의 발생 가능성
- 하류 하모닉 소스에 대한 제한된 효과
AHF는 다음과 같은 분야에서 탁월합니다.
- 밀집된 하모닉 소스와 변동적인 부하를 가진 시설 (예를 들어, 데이터 센터, 정밀 제조)
- 예외적인 전력 품질을 요구하는 환경 (예: 반도체 제조, 의료 시설)
- 엄격한 하모닉 준수를 요구하는 네트워크에 연결된 재생에너지 시설
수동 하모닉 필터 는 수동 구성 요소 (인덕터, 콘덴서, 레지스터) 를 이용하여 특정 하모닉 주파수를 흡수 하는 공명 회로 를 만듭니다. PHF 는 단순 함, 비용 효율성 을 제공합니다.,그러나 특정 부하에 맞게 맞춤형 설계가 필요하며 활성 솔루션에 비해 부하 변동에 적응력이 적습니다.
PHF는 목표 하모닉 주파수에서 낮은 임피던스를 나타내는 LC 공명 회로를 활용하여 해당 구성 요소를 효과적으로 흡수합니다.전형적인 구성은 다양한 하모닉에 대한 여러 레조넌트 가맹점을 포함합니다 (e예를 들어, 5번, 7번, 11번, 13번 하모닉).
PHF의 주요 특징은 다음과 같습니다.
- 특정 하모닉 주파수의 효과적인 흡수
- 통합된 전력 요인 수정 기능
- 더 적은 비용으로 더 간단한 건설
- 최소한의 유지보수 없이 안정적인 작동
장점:
- 초기 투자 감소
- 최소한의 유지보수 없이 입증된 신뢰성
- 동시다발적인 전력 요인 향상
- 효율적인 하류 하모닉 흡수
- 전압 변동을 안정시키는 에너지 저장 능력
제한 사항:
- 특정 하모닉 프로파일에 맞춤형 디자인을 요구합니다.
- 부하 변동에 대한 성능 민감도
- 더 큰 물리적 발자국
- 부적절하게 설계된 경우 잠재적인 공명 문제
PHF는 다음에서 가장 잘합니다.
- 안정적인 하모닉 소스와 일정한 부하를 가진 환경 (예를 들어, 큰 변주 주파수 드라이브, 직렬기)
- 합동 하모닉 완화 및 전력 요인 수정이 필요한 애플리케이션
- 비용에 민감한 설비
티리스터 제어 난방 장비를 갖춘 자동차 공장에서는 초기에는 STATCOM와 함께전압 불균형 및 장비 트립을 일으킨 추가적인 하모닉을 생성합니다.PHF로 전환 한 후, 시설은 합성 문제를 성공적으로 해결하고 생산 효율성을 향상 시켰습니다.
변주 주파수 드라이브 장비를 사용하는 소비자 상품 포장 시설에서 AHF를 설치했지만 주파수 및 전자 부품 고장이 계속 발생했습니다.분석 결과 AHF는 독립적인 포장 기계와 작동 할 때 공명 조건을 만들었습니다.선형 로드 (동속 인덕션 모터) 를 도입했을 때야 AHF가 제대로 작동했습니다.
AHF 와 PHF 를 선택 하는 것 은 다음 과 같은 점 들 을 신중 하게 고려 해야 합니다.
- 하모닉 소스 특성 (형, 주파수, 크기)
- 부하 프로파일 (변동성, 전력 품질 요구 사항)
- 네트워크 매개 변수 (반압, 전압 수준, 단절 용량)
- 예산 제약 (초기 및 운영 비용)
- 물리적 공간 사용 가능성
일반적으로 PHF는 일관된 부하를 가진 안정적인 하모닉 환경에 적합하며 AHF는 집중된 하모닉 소스와 상당한 부하 변동이있는 애플리케이션에 더 적합합니다.높은 하모닉 왜곡 시나리오에서이 두 기술을 결합한 하이브리드 솔루션은 최적의 성능을 위해 각각의 강점을 활용할 수 있습니다.
효과적 인 조화 완화는 전력 품질 및 시스템 신뢰성을 보장하는 데 여전히 중요합니다. AHF와 PHF 모두 다른 운영 맥락에 대해 명확한 이점을 제공합니다.기업들은 가장 적합한 솔루션을 구현하기 위해 자신의 특수한 요구 사항을 철저히 평가해야합니다.적절한 조화 관리는 장비의 성능을 향상시키고 에너지 낭비를 줄이고 궁극적으로 생산 효율성을 향상시킵니다.
광범위한 대역 간격 반도체 장치와 지능형 제어 알고리즘을 포함한 전력 전자계의 미래 발전은 더 발전된 조화적 완화 기술을 약속합니다.이러한 혁신은 더 똑똑한 건물을 짓기 위한 추가 옵션을 제공할 것입니다., 보다 효율적인 전력 시스템