A megújuló energia és az elektromos jármű technológia rohamos fejlődésével a kétirányú inverteres töltők alkalmazási területe ( Kétirányú inverteres töltő ), mint a tápellátást és a terhelést összekötő kulcsfontosságú eszköz folyamatosan bővül. Az ebből eredő harmonikus probléma azonban fokozatosan megjelent, komoly kihívások elé állítva az energiarendszer stabilitását és a berendezések megbízhatóságát.
A felharmonikusok meghatározása és oka
A felharmonikusok olyan áram- vagy feszültséghullámokat jelentenek az energiarendszerben, amelyek frekvenciája az alapfrekvencia egész számú többszöröse, általában 50 Hz vagy 60 Hz. A harmonikus komponensek közé tartoznak az alapfrekvenciánál magasabb frekvenciák, például 2-szeres (100Hz vagy 120Hz), 3-szoros (150Hz vagy 180Hz) stb. A harmonikusok generálása szorosan összefügg a nemlineáris terhelések és kapcsolóberendezések működési jellemzőivel. A kétirányú inverteres töltő egyenfeszültséget váltóárammá alakító folyamata során a kapcsolási működésének jellemzői miatt gyakran felharmonikusokat vezetnek be, ami befolyásolja a rendszer általános teljesítményét.
A harmonikusok hatása a berendezésekre
A berendezés túlmelegedése: A felharmonikusok további hőt okozhatnak a berendezés belsejében, különösen az olyan berendezésekben, mint a transzformátorok és a motorok. A harmonikus komponensek számának növekedése megnöveli az áram effektív értékét, aminek következtében a berendezés a szokásosnál több hőt termel működés közben, ami nem csak a berendezés élettartamát csökkenti, hanem biztonsági kockázatokat is okozhat.
Megnövekedett teljesítményveszteség: A felharmonikusok által okozott többletáram növeli a vezeték melegedését, ami hatástalan energiaátvitelt és további veszteségeket eredményez. Ez a jelenség nemcsak a rendszer általános hatékonyságát csökkenti, hanem a villamosenergia-költségek jelentős növekedését is okozhatja, gazdasági terheket róva a vállalkozásokra.
Elektromos berendezés meghibásodása: A nagyfokú harmonikusok elektromos berendezések meghibásodását okozhatják, különösen a kulcsfontosságú berendezésekben, például motorokban és transzformátorokban. A felharmonikusok jelenléte rezgést és zajt okoz a berendezésben, növeli a mechanikai kopást, és a berendezés idő előtti meghibásodását idézheti elő, ami szükségtelen leállási költségekkel jár a vállalati működésben.
Lerövidített akkumulátor-élettartam: A kétirányú inverteres töltőkben az akkumulátorkezelő rendszernek (BMS) hatékonyan kell kezelnie a felharmonikusokat a töltés és a kisütés során. Ha a harmonikus szint túl magas, az akkumulátor töltési és kisütési folyamata instabillá válik, ami befolyásolja az akkumulátor élettartamát és általános teljesítményét.
A harmonikusok hatása az áram minőségére
Feszültség hullámforma torzítása: A harmonikusok jelenléte feszültség hullámforma torzulást okoz, ami befolyásolja az áram minőségét. A feszültség hullámformájának torzulása a berendezés nem megfelelő működését okozhatja, különösen érzékeny berendezések (például számítógépek, orvosi berendezések stb.) esetén, ami adatvesztést vagy a berendezés meghibásodását okozhatja.
Teljes harmonikus torzítás (THD): A harmonikusok jelenléte a teljes harmonikus torzítás (THD) indexének növekedését okozza. A THD fontos paraméter a feszültség vagy áram hullámformáinak torzulásának mérésére. A túl magas THD értékek nemcsak az áram minőségét befolyásolják, hanem a berendezés normál működését is zavarhatják.
Hálóstabilitás: A felharmonikusok növekedése negatív hatással lehet a hálózat stabilitására. A felharmonikusok rezgéseket okozhatnak a hálózatban, és akár hálózati meghibásodást és áramkimaradást is okozhatnak. Nagyméretű hálózati csatlakozás esetén különösen szembetűnő a harmonikusok hatása, ami csökkentheti a rendszer általános biztonságát.
