Filtre harmonique passif compact à haut rendement pour le VFD et le VSD

Introduction aux filtres harmoniques

Les filtres harmoniques, comme les super-héros, protègent vos systèmes d'alimentation.Il existe deux types principaux de ces protecteurs.: filtres harmoniques actifs et filtres harmoniques passifs.

Comprendre les harmoniques et leur impact sur les systèmes électriques

Les harmoniques dans les systèmes d'alimentation électrique se réfèrent à des courants ou des tensions dont les fréquences sont des multiples entiers de la fréquence de puissance fondamentale.le deuxième harmonique serait à 120 Hz, et le troisième à 180 Hz. L'électricité fournie à une propriété peut ne pas toujours être "propre", et les propriétés peuvent éprouver des harmoniques.comme les appareils électroniques qui tirent du courant en impulsions plutôt qu'en ondes lisses.

Ce changement soudain du débit de courant injecte des courants harmoniques dans votre système d'alimentation, ce qui peut causer divers problèmes de qualité d'alimentation.déséquilibres de tension ou de courant entre phases électriquesVous pouvez remarquer ces problèmes à travers des signes comme des lumières clignotantes, des transformateurs surchauffés,et par les navires qui se déplacent fréquemment,.

L'état des harmoniques dans votre système est représenté par la distorsion harmonique totale, une mesure de tous les effets harmoniques.Il est généralement mesuré jusqu'au 50e multiple de la fréquence de base du système d'alimentation, soit 3 kHz ou, selon certaines directives, le 40e multiple (2,4 kHz).

Une mauvaise qualité d'alimentation due aux harmoniques peut causer plusieurs problèmes, tels que:

Augmentation de la consommation électrique entraînant des factures d'installation et de services publics plus élevées.
Surchauffe des équipements.
Réduction de la rentabilité.
Des dommages potentiels à votre équipement.
Surchauffe des conducteurs neutres et des transformateurs de distribution.
Réduction de la fiabilité et de la durée de vie des équipements.
Augmentation des demandes de maintenance et des temps d'arrêt.
Des coûts d'électricité plus élevés.

Ces fréquences supplémentaires déforment l'onde sinusoïdale CA dans un circuit électrique et peuvent avoir de graves conséquences, y compris une réduction de la durée de vie de votre équipement.Maintenant que nous avons discuté des effets des harmoniques sur vos systèmes d'alimentation discutons comment les filtres harmoniques peuvent aider à résoudre ces problèmes.

Les bases du filtre harmonique actif

Les filtres harmoniques actifs (AHF) offrent une réponse moderne au problème des distorsions harmoniques dans les systèmes d'alimentation électrique.Une unité centrale de traitement (CPU) génère alors un courant harmonique qui s'oppose au spectre mesuréIl introduit ce courant de contre-action dans le système en temps réel, neutralisant ainsi efficacement tous les harmoniques existants.

Nous pouvons classer les filtres actifs en trois types, chacun avec ses avantages uniques:

Filtres actifs de shunt:

Ils se connectent parallèlement à la charge et estiment le courant harmonique de la charge. Ils génèrent un courant compensateur qui neutralise la composante harmonique.
Filtres actifs de série:

Ils se connectent en série au système d'alimentation et injectent une tension qui annule la tension harmonique du système.
Les principaux avantages des filtres actifs résident dans leur capacité à améliorer le facteur de puissance.ce qui en fait une solution sophistiquée pour le filtrage harmoniqueLes filtres actifs peuvent s'adapter aux influences harmoniques changeantes et filtrer simultanément plusieurs fréquences harmoniques.Ils utilisent une électronique de puissance sophistiquée et des algorithmes de contrôle pour diminuer dynamiquement la distorsion harmonique, en injectant des courants de compensation dans le système d'alimentation, ce qui se traduit par une alimentation plus propre et plus stable.

Les filtres actifs présentent plusieurs avantages par rapport aux filtres passifs:

Ils peuvent éliminer plusieurs harmoniques simultanément.
Ils s'adaptent aux changements de fréquence du système d'alimentation et du spectre harmonique.
Ils ne créent pas de problèmes de résonance dans le système électrique, contrairement aux filtres passifs.
Ils génèrent activement un courant de compensation inverse qui annule divers composants harmoniques, améliorant ainsi les paramètres de qualité de la puissance tels que la régulation de la tension et le déséquilibre.
Les AHF, également connus sous le nom de filtres d'alimentation active (APF), représentent une nouvelle génération d'équipements électroniques de puissance.

Ils suppriment activement les harmoniques et compensent la puissance réactive.ce qui en fait une solution polyvalente pour diverses configurations de systèmes d'alimentationLes fluctuations de tension et les harmoniques peuvent déclencher des perturbations du réseau et entraîner une surchauffe et une augmentation des factures d'énergie.produisant un résultat supérieur à 5% de distorsion harmonique totale (THD) sur toute la plage de charge, améliorer le facteur de puissance et équilibrer la charge sur les trois phases si nécessaire.

Grâce à leur nature adaptative et à leur technologie supérieure, les filtres harmoniques actifs offrent une solution efficace aux défis posés par les distorsions harmoniques dans les systèmes d'alimentation.Nous allons maintenant examiner les bases des filtres harmoniques passifs et leur comparaison avec les filtres harmoniques actifs.

Les bases du filtre harmonique passif

Les filtres harmoniques passifs (PHF) fonctionnent sur les principes de la théorie du circuit électrique de base.Ces composants travaillent ensemble de différentes manières pour créer un effet de filtrage spécifique.

La réussite d'un PHF dans l'élimination des harmoniques dépend en grande partie de sa conception et de sa position dans le système d'alimentation.et de la capacité pour créer l'effet de filtrage souhaitéPour une meilleure élimination harmonique, vous devez placer le filtre près de la source harmonique.

La fonction d'un PHF est d'autoriser certaines fréquences et de bloquer d'autres.Les PHF sont conçus pour piéger les fréquences harmoniques.L'impédance du filtre est élevée aux fréquences harmoniques et faible à la fréquence de base.

Il existe différents types de PHF, chacun ayant sa réponse unique à la fréquence et aux configurations de circuit.

Filtres à réglage unique
Filtres à double réglage
Filtres à passage élevé
Bien que les PHF soient relativement simples et rentables, ils n'offrent pas la flexibilité des filtres harmoniques actifs (AHF).

Les PHF utilisent des composants passifs tels que des réacteurs et des condensateurs, qui sont réglés sur une fréquence spécifique pour filtrer une partie harmonique particulière et réduire les harmoniques résultantes.Ils compensent aussi la puissance réactiveComparons-les maintenant à leurs homologues actifs.

Comparaison de l'efficacité
Plusieurs facteurs peuvent influencer l'efficacité des filtres harmoniques actifs (AHF) et des filtres harmoniques passifs (PHF), notamment les fréquences harmoniques spécifiques du système, les conditions de charge,Les AHF et les PHF jouent tous deux un rôle crucial dans la réduction des harmoniques dans les systèmes d'alimentation, mais ils fonctionnent différemment et offrent des niveaux d'efficacité variables.Voyons comment ces différences affectent leur efficacité.

Voici quelques différences clés entre les AHF et les PHF:

Les AHF peuvent réduire plusieurs fréquences simultanément.
Les PHF filtrent généralement les harmoniques individuelles.
Les AHF peuvent s'adapter activement aux changements du courant harmonique du réseau électrique dans une certaine plage.
Les PHF ne peuvent réduire que les harmoniques d'ordres fixes (3,5,7) dans une certaine plage de fréquences.
En ce qui concerne la sécurité, les AHF évitent la surcharge lorsque la limite du filtre actif est atteinte, contrairement aux PHF. De plus, si un AHF devient inefficace, cela n'affectera pas les moteurs pour lesquels il optimise la puissance.Cela nous amène à une considération importante lors de la comparaison des deux.

Ainsi, bien que les AHF et les PHF jouent leurs rôles et offrent des avantages, il est clair que les AHF offrent une efficacité et une sécurité supérieures dans la gestion des distorsions du système d'alimentation.

Comparaison des coûts

La décision entre les filtres harmoniques actifs (AHF) et les filtres harmoniques passifs (PHF) est vitale pour votre entreprise car ils ont des implications de coût différentes.

À première vue, les AHF peuvent sembler plus chers pour une application à un seul entraînement.Cela se produit parce qu'un AHF peut corriger plusieurs charges, ce qui en fait un choix plus économique à long terme.

En revanche, les PHF sont généralement plus rentables pour les applications avec une charge importante, unique et non linéaire.si la sortie constante est la plus importanteMalgré le coût initial plus élevé, les AHF peuvent réduire considérablement les dépenses énergétiques et assurer une production constante, augmentant ainsi le revenu net de votre entreprise.

Vous devriez prendre en considération des facteurs tels que les fréquences harmoniques spécifiques de votre système, les conditions de charge et la conception et l'emplacement des filtres lorsque vous décidez entre les AHF et les PHF.

Bien que vous deviez prendre en compte l'investissement initial et les coûts de maintenance futurs, il est également crucial de prendre en compte les besoins spécifiques de votre système électrique lors du choix entre AHF et PHF.Passons à l'aspect maintenance de ces filtres.

Maintenance

Les filtres harmoniques actifs et passifs présentent des avantages et des inconvénients uniques en ce qui concerne l'entretien.provoquant une surchauffe et posant des problèmes de dimensionnement en raison de l'imprévisibilité de leur impact.

Certains PHF modernes, que les techniciens installent sur le côté froid des sous-panels électriques et des applications au sol, sont passifs et inductifs.Ces dispositifs ne nécessitent pas de composants électriques tiers, éliminant le besoin d'entretien.

Les filtres harmoniques actifs (AHF), également appelés unités de correction harmonique (HCU), offrent une solution plus sophistiquée pour gérer les distorsions du système d'alimentation.Les AHF peuvent s'adapter et réagir à un large spectre de fréquences harmoniquesCette adaptabilité en fait une solution flexible pour diverses configurations de systèmes d'alimentation.

Un système de filtrage harmonique actif se compose de trois parties principales:

- Un module qui détecte les harmoniques
- Un module de commande.
- Un module de pont à onduleur

Cependant, le maintien des AHF n'est pas aussi simple. Alors que les AHF sont généralement plus sophistiqués et plus adaptables que les PHF,leur complexité et l'incorporation de l'électronique de puissance pourraient nécessiter une maintenance plus fréquenteLa fréquence spécifique de cette maintenance dépend en grande partie du modèle AHF et des instructions du fabricant.

En revanche, les filtres passifs utilisent une méthode plus lente connue sous le nom de commutation des contacteurs.diminuant l'effet de filtrage harmonique.

En termes de coûts d'exploitation:

Les filtres harmoniques actifs pourraient entraîner des coûts plus élevés en raison de la nécessité d'une surveillance et d'une maintenance constantes.Les contrôles et les ajustements réguliers sont essentiels pour que le filtre continue à fonctionner de manière optimale à mesure que les conditions du système d'alimentation changent au fil du temps..
L'installation d'un filtre harmonique passif sur chaque lecteur peut être une méthode de compensation moins intrusive car elle ne nécessite aucune maintenance continue.
Après avoir discuté des aspects de maintenance, la prochaine considération est l'adaptabilité et la souplesse de ces filtres.