Was ist ein aktiver Oberwellenfilter?

Die Definition von Aktiv Harmonisch Filter (AHF)

Ein aktiver Oberwellenfilter (AHFDer AHF (Automatische Oberwellenfilter) ist ein wichtiges Gerät zur Verbesserung der Stromqualität. Seine Hauptaufgaben bestehen darin, Oberwellenverzerrungen in Stromnetzen zu reduzieren und die Blindleistung bedarfsgerecht anzupassen. Der AHF wird parallel zum Netz angeschlossen und führt eine Echtzeit-Erkennung der Oberwellenkomponenten im Netz durch.

Ein Leistungswandler erzeugt einen Kompensationsstrom. Dieser Strom hat eine entgegengesetzte Phase. Er hilft, schädliche Störungen auszugleichen. Oberwellenstroms und induktive Blindleistung.

Dieses flexible Kompensationssystem unterstützt die AHF bei der Anpassung an komplexe Netzstrukturen und unterschiedliche Lastarten, darunter Frequenzumrichter und Gleichrichter. Es trägt außerdem dazu bei, Resonanzrisiken durch Änderungen der Systemimpedanz zu vermeiden.

Die Funktionsprinzipien aktiver Oberwellenfilter (AHF)

Ein aktiver Oberwellenfilter (AHF) ist ein dynamisches Oberwellenregelungsgerät auf Basis von Leistungselektronik. Seine Hauptaufgabe ist die Entfernung von Oberwellenströmen und Blindleistung aus dem Stromnetz. Dies geschieht durch Erfassung, Berechnung und Kompensation in Echtzeit. Im Folgenden wird sein detailliertes Funktionsprinzip erläutert:

1. Harmonische Detektion und Signalextraktion:

Echtzeit-Abtastung: AHF erfasst Laststromsignale im Stromnetz in Echtzeit. Es verwendet hochpräzise Stromsensoren, wie z. B. Hall-Sensoren. Diese Sensoren decken den Haupt- und Oberwellenbereich ab, üblicherweise bis zur 50. Oberwelle.

Harmonische Trennung: Theorie der momentanen Blindleistung: Der Dreiphasenstrom wird in Wirkleistung (p) und Imaginärleistung (q) zerlegt. Mithilfe einer Koordinatentransformation werden die harmonischen und die Blindleistungskomponenten getrennt.

Fourier-Transformation (FFT): Führe eine Spektralanalyse der Stromsignale durch, um die Amplituden und Phasen jeder Harmonischen zu extrahieren.

Referenzstromerzeugung: Verwenden Sie die Messergebnisse, um einen Kompensationsstrombefehl zu erzeugen. Dieser Befehl sollte die gleiche Amplitude wie der Oberwellenstrom haben und phasenverschoben sein. Dies wird als „umgekehrte Oberwelle“ bezeichnet.

2. Vergütung der aktuellen Generation:

Wechselrichtersteuerung: Das Herzstück des AHF ist der Spannungszwischenkreisumrichter (VSI). Er verwendet Hochfrequenz-Schaltgeräte wie IGBTs oder SiCs.

Dynamische Nachführung und Kompensation: Der Wechselrichter gibt einen Kompensationsstrom aus. Dieser Strom ist phasenverschoben zum Oberwellenstrom. Anschließend wird er mit dem ursprünglichen Oberwellenstrom kombiniert, um beide aufzuheben.

3. Blindleistungskompensation:

Extraktion von Blindleistungskomponenten: Ausrichtung der Trennung von Blindleistungskomponenten, wie induktiven oder kapazitiven, im Laststrom während der Oberwellenerkennung.

Die dynamische Blindleistungseinspeisung trägt zur Verbesserung des Leistungsfaktors bei. Dies geschieht durch die Zufuhr eines Kompensationsstroms. Dieser Strom ist dem Blindstrom des Systems entgegengesetzt und wird über den Wechselrichter bereitgestellt. Dadurch kann der Leistungsfaktor auf 0,95 oder höher angehoben werden.

4. Regelung und Stabilität im geschlossenen Regelkreis:

Echtzeitüberwachung des Netzstroms nach der Kompensation und Vergleich mit dem Referenzwert.

Die Wechselrichterleistung wird mithilfe von Algorithmen angepasst, um eine genaue Kompensation zu gewährleisten.

5. Resonanzunempfindlichkeit und Anpassungsfähigkeit:

AHF Vermeidet durch aktive Regelalgorithmen die Bildung von Resonanzkreisen mit der Netzimpedanz. Kann Breitbandharmonische wie die 3., 5., 7. und hochfrequente Harmonische unterdrücken.

Nichtlineare Lasten wie Frequenzumrichter, USV-Anlagen und LED-Netzteile erzeugen diese. Sie passen sich komplexen Betriebsbedingungen an und unterstützen den gleichzeitigen Betrieb mehrerer AHFs. Dies ist geeignet für die verteilte Kompensation in großen industriellen Stromnetzen.

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