Filtro armónico activo Ultra AHF de MOSFET de carburo de silicio (SiC)
¿Qué son los armónicos?
Los armónicos se refieren a las frecuencias adicionales presentes en un sistema eléctrico que son múltiplos de la frecuencia fundamental. En un sistema eléctrico ideal, la frecuencia fundamental suele ser de 50 o 60 Hz, según la región. Sin embargo, debido a la presencia de cargas no lineales y otras perturbaciones, pueden introducirse armónicos en el sistema.
Armónicos procedentes de cargas no lineales Las cargas no lineales, como los dispositivos electrónicos de potencia (por ejemplo, rectificadores, inversores, variadores de frecuencia), pueden causar distorsión en la forma de onda de la corriente, generando corrientes armónicas. Estas corrientes armónicas contienen frecuencias que son múltiplos enteros de la frecuencia fundamental. Por ejemplo, el segundo armónico es el doble de la frecuencia fundamental, el tercer armónico es el triple de la frecuencia fundamental, y así sucesivamente.
¿Cuáles son los efectos de los armónicos?
Los armónicos son componentes de frecuencia que son múltiplos enteros de la frecuencia fundamental en un sistema eléctrico. En los sistemas de potencia, los armónicos pueden ser causados por cargas no lineales, como dispositivos electrónicos de potencia, variadores de velocidad y ciertos tipos de iluminación. Estas cargas no lineales consumen formas de onda de corriente no sinusoidales, lo que produce distorsión armónica en las formas de onda de voltaje y corriente del sistema de potencia.
Los dispositivos generadores de armónicos más comunes se enumeran a continuación: Fuentes de alimentación conmutadas, soldadoras, UPS, convertidores de frecuencia antiguos con tecnología de convertidor de potencia de tiristores, variadores de motor, convertidores con rectificadores controlados, controlador de CC para variadores de CC, hornos de inducción.
Dispositivos generadores de armónicos más comunes provenientes de cargas no lineales
¿Cuáles son los efectos de los armónicos?
Los efectos de los armónicos se pueden clasificar en varias áreas:
● Sobrecalentamiento de los equipos: Las corrientes armónicas que fluyen a través de transformadores, cables y otros componentes pueden provocar un aumento de la temperatura debido a las pérdidas adicionales asociadas a los armónicos. Esto puede reducir la vida útil de los equipos, aumentar los costos de mantenimiento e incluso provocar su avería.
● Distorsión de corriente y voltaje: Las corrientes armónicas pueden causar distorsión de voltaje, lo que resulta en una forma de onda de voltaje de alimentación distorsionada. Esto puede afectar equipos electrónicos sensibles, provocando fallas y un aumento en la tasa de errores. Las corrientes armónicas también pueden fluir a través del conductor neutro, lo que resulta en distorsión de la corriente neutra y calentamiento adicional en dicho conductor.
● Resonancia: Los armónicos pueden interactuar con la impedancia del sistema y generar condiciones de resonancia, donde la respuesta del sistema a ciertas frecuencias se amplifica. La resonancia puede provocar un aumento de la distorsión de voltaje y corriente, daños en los equipos e inestabilidad del sistema.
● Degradación de la calidad de la energía: Los armónicos pueden provocar una mala calidad de la energía, incluyendo una reducción del factor de potencia, un aumento de la distorsión armónica total (THD) y una distorsión de la simetría de la forma de onda. Estos problemas pueden resultar en mayores pérdidas de energía, una menor eficiencia del sistema y un aumento de los costos de electricidad.
● Interferencia: Los armónicos pueden causar interferencia electromagnética (EMI) en los sistemas de comunicación, afectando el funcionamiento de equipos sensibles como sistemas de telecomunicaciones, sistemas de audio/video y redes de datos.
Para mitigar los efectos de los armónicos, se pueden tomar diversas medidas, entre ellas el uso de filtros de armónicos, el diseño y la operación de sistemas de energía con baja distorsión armónica, y el cumplimiento de las normas y directrices pertinentes para el control de armónicos.
Dimensiones
Filtro armónico activo Intone Power-AHF
El filtro armónico activo AHF de Intone Power es una solución perfecta e integral para los problemas de calidad de energía en la red eléctrica, como la potencia reactiva armónica y el desequilibrio de carga trifásica. El AHF de Intone Power, conectado en paralelo a la red eléctrica, detecta la onda armónica en tiempo real, genera la corriente de compensación de fase inversa mediante un convertidor y filtra dinámicamente la onda armónica en la red.
El filtro armónico activo Intone Power-AHF es un producto electrónico de potencia estático que emplea lógica digital y semiconductores IGBT para sintetizar una forma de onda de corriente que se inyecta en la red eléctrica para cancelar las corrientes armónicas causadas por cargas no lineales. El AHF utiliza transformadores de corriente para medir la corriente de carga y determinar el contenido de corriente armónica presente. Su funcionamiento no se ve afectado por diversas configuraciones de carga ni estructuras de red eléctrica. Además, no produce oscilaciones armónicas en el sistema, logrando así un control armónico perfecto bajo diversas cargas.
Estructura topológica interna del filtro armónico activo
AHF también tiene la capacidad de corregir un factor de potencia de desplazamiento (DPF) deficiente y de equilibrar la corriente de la red. La corrección del DPF se puede proporcionar tanto para cargas capacitivas (adelantadas) como inductivas (atrasadas) que causan un DPF deficiente. El equilibrio de la corriente de la red se logra midiendo la corriente de secuencia negativa presente e inyectando la corriente de secuencia negativa inversa para equilibrar la corriente de la red aguas arriba. Mientras tanto, Intone Power-AHF tiene la función de controlar el desequilibrio de la corriente de carga trifásica, gestionando así de forma integral diversos problemas de calidad de la energía en la red eléctrica.
Las funciones principales
● Combinación del método FFT y la teoría de la potencia instantánea
● Multifuncional: Combinación de mitigación de armónicos, corrección del factor de potencia (tanto inductiva como capacitiva) y compensación de desequilibrios.
● Amplio rango de filtrado armónico: desde el segundo hasta el 51.º orden de armónicos.
● Excelente corrección de desequilibrio: tanto en secuencias negativas como cero, mitiga la corriente neutra.
● Alta eficiencia de filtrado de armónicos de > 98,4%
Funciones principales del filtro armónico activo
● Tiempo de respuesta rápido: menos de 5 ms
● Alta estabilidad: evita la resonancia gracias a la eliminación automática de armónicos.
● Su amplio rango de voltaje y frecuencia de entrada se adapta a entornos eléctricos adversos.
● Libre de sobrecarga gracias a la salida de limitación de corriente automática.
● Interfaz hombre-máquina (HMI) con pantalla táctil de 7 o 10 pulgadas para la programación y monitorización de diversos parámetros eléctricos, de calidad de energía, alarmas y registros.
● Funcionamiento en paralelo disponible: se pueden conectar 12 módulos en paralelo.
● Aplicación flexible: Diseño modular integrado en carcasas estándar o personalizadas.
● Adaptabilidad ambiental: temperatura de 10 °C a 50 °C (sin reducción de potencia)
● Fácil instalación y mantenimiento: instalación plug-and-play de los módulos AHF para reemplazo o expansión.
● Protección de hardware: Protección contra sobretensión del bus V; Protección contra sobretensión
● Protección de software: protección instantánea contra sobrecorriente de CA; protección real contra sobrecorriente de CA; protección contra sobretensión del bus V; protección contra sobretensión de CA; protección contra subtensión de CA; protección contra sobretemperatura;
Módulos para montaje en rack y pared
Los módulos de rack del filtro armónico activo Intone Power son unidades AHF diseñadas para instalarse en un rack o armario. Estos módulos suelen contener los componentes necesarios, como electrónica de potencia, circuitos de control y sistemas de refrigeración, para compensar la potencia reactiva. Los módulos de rack se utilizan habitualmente en aplicaciones industriales, centros de datos e instalaciones eléctricas de gran escala donde se requieren varias unidades AHF.
módulos de rack de filtro armónico activo
Los módulos de filtro armónico activo (AHF) de montaje en pared están diseñados para su instalación directa en una pared o superficie de montaje. Son unidades compactas que integran los componentes necesarios en una sola carcasa, lo que los hace idóneos para aplicaciones pequeñas o lugares con espacio limitado. Los módulos AHF de montaje en pared se utilizan habitualmente en edificios comerciales, oficinas e instalaciones eléctricas de menor tamaño.
módulos de filtro armónico activo montados en la pared
Los módulos Intone Power-AHF admiten: 15A, 25A, 30A, 50A, 75A, 100A, 125A, 150A, de 220V a 690V, tanto para redes de 50Hz como de 60Hz.
Tanto los módulos AHF para montaje en rack como los de montaje en pared cumplen la misma función: compensación de potencia reactiva y estabilización de voltaje. La elección entre ambos depende de los requisitos específicos de la instalación, el espacio disponible y otros factores como la escalabilidad y la capacidad de expansión.
Beneficios del filtro armónico activo
Mejora de la calidad de la energía
El beneficio más evidente de los filtros armónicos activos es la mejora de la calidad de la energía. Al mitigar activamente los armónicos y corregir los factores de potencia, estos filtros garantizan un suministro eléctrico estable y limpio. Esto se traduce en una reducción significativa de la distorsión de voltaje, minimiza el riesgo de fallos en los equipos y mejora el rendimiento general de los dispositivos sensibles.
Eficiencia energética
Los filtros armónicos activos pueden ayudar a mejorar la eficiencia energética de varias maneras. Al reducir la necesidad de potencia reactiva de la red eléctrica, disminuyen las pérdidas de energía. Además, permiten que los equipos funcionen de manera más eficiente al mantener un factor de potencia cercano a la unidad. Esto se traduce en facturas de energía más bajas y una menor huella ambiental.
Ventajas del filtro armónico activo
Ventajas del filtro armónico activo
La presencia de armónicos puede ser perjudicial para los equipos eléctricos. Puede provocar sobrecalentamiento, una menor vida útil de los equipos y, en algunos casos, fallos catastróficos. Los filtros armónicos activos desempeñan un papel crucial en la protección de los equipos contra estos efectos nocivos, garantizando que los activos de la instalación se mantengan en buen estado de funcionamiento.
Cumplimiento de las normas
Muchos países y regiones cuentan con regulaciones y estándares estrictos para garantizar la calidad de la energía. Los filtros armónicos activos ayudan a las instalaciones a cumplir con estos requisitos al controlar eficazmente el factor de potencia y la distorsión armónica. El cumplimiento no solo evita posibles sanciones, sino que también garantiza un suministro eléctrico fiable y estable.
Ahorro de costes
Si bien la instalación de filtros armónicos activos como los SVG conlleva un costo inicial, el ahorro a largo plazo puede ser considerable. La reducción de las facturas de energía, la disminución de los costos de mantenimiento y la mayor vida útil de los equipos contribuyen a una atractiva rentabilidad de la inversión.
Aplicaciones típicas de los filtros armónicos activos
Los filtros armónicos activos encuentran aplicaciones en una variedad de industrias e instalaciones donde la calidad y la eficiencia de la energía son críticas. Algunas aplicaciones típicas incluyen:
Instalaciones de fabricación
Los entornos de fabricación suelen tener multitud de cargas no lineales, como variadores de frecuencia, soldadoras y máquinas CNC. Se sabe que estas cargas generan armónicos que pueden provocar problemas de calidad de la energía. Se emplean filtros armónicos activos para garantizar una calidad de energía estable, minimizar el tiempo de inactividad de los equipos y optimizar el consumo energético.
Filtro armónico activo en instalaciones de fabricación
Centros de datos
Los centros de datos son muy sensibles a las perturbaciones en la calidad de la energía. Cualquier interrupción en el suministro eléctrico puede provocar la pérdida de datos y fallos en el sistema. Se utilizan filtros armónicos activos para proteger contra la distorsión de voltaje y garantizar el funcionamiento continuo de la infraestructura crítica de TI.
Filtro armónico activo en el centro de datos
Edificios comerciales
En los edificios comerciales, existen numerosas cargas, como la iluminación, los sistemas de climatización y los ascensores, que pueden causar problemas de calidad de la energía. Los filtros armónicos activos ayudan a mantener la calidad de la energía, reducir los costos energéticos y proteger los sistemas del edificio.
Filtro armónico activo en el sistema HVAC
Sistemas de energía renovable
A medida que las fuentes de energía renovables como la solar y la eólica se vuelven más comunes, los filtros armónicos activos desempeñan un papel vital para garantizar la calidad de la energía generada e inyectada a la red. Ayudan a regular la producción de estas fuentes de energía intermitentes, haciéndolas más confiables y eficientes.
Filtro armónico activo en la estación de carga de vehículos eléctricos
Grandes plantas industriales
Las grandes plantas industriales con una amplia gama de maquinaria y procesos suelen enfrentarse a problemas relacionados con la calidad de la energía. Los filtros armónicos activos se utilizan para gestionar los factores de potencia y mitigar los armónicos, lo que se traduce en una mayor eficiencia y protección de los equipos.
Filtro armónico activo en hornos de arco eléctrico