Uusiutuvan energian ja sähköajoneuvoteknologian nopean kehityksen myötä kaksisuuntaisen invertterilaturin sovellusalue ( Kaksisuuntainen invertterilaturi ) avainlaitteena, joka yhdistää virtalähteen ja kuorman, laajenee jatkuvasti. Siitä seurannut harmoninen ongelma on kuitenkin vähitellen ilmaantunut ja asettaa vakavia haasteita voimajärjestelmän vakaudelle ja laitteiden luotettavuudelle.
Harmonisten yliaaltojen määritelmä ja syy
Yliaalloilla tarkoitetaan sähköjärjestelmän virran tai jännitteen aaltomuotoja, joiden taajuudet ovat perustaajuuden kokonaislukukertoja, yleensä 50 Hz tai 60 Hz. Harmonisiin komponentteihin kuuluu erilaisia perustaajuutta korkeampia taajuuksia, kuten 2 kertaa (100 Hz tai 120 Hz), 3 kertaa (150 Hz tai 180 Hz) jne. Yliaaltojen muodostuminen liittyy läheisesti epälineaaristen kuormien ja kytkinlaitteiden toimintaominaisuuksiin. Prosessissa, jossa kaksisuuntainen invertterilaturi muuntaa DC:n AC:ksi, sen kytkentätoiminnan ominaisuuksien vuoksi esiintyy usein yliaaltoja, mikä vaikuttaa järjestelmän yleiseen suorituskykyyn.
Yliaaltojen vaikutus laitteisiin
Laitteen ylikuumeneminen: Harmoniset yliaallot voivat aiheuttaa lisälämpöä laitteen sisällä, erityisesti laitteissa, kuten muuntajissa ja moottoreissa. Harmonisten komponenttien lisääntyminen kasvattaa virran tehollista arvoa, jolloin laite tuottaa toiminnan aikana normaalia enemmän lämpöä, mikä ei ainoastaan lyhennä laitteen käyttöikää, vaan voi myös aiheuttaa turvallisuusriskejä.
Lisääntynyt tehohäviö: Yliaaltojen aiheuttama lisävirta lisää langan kuumenemista, mikä johtaa tehottomaan energiansiirtoon ja lisähäviöihin. Tämä ilmiö ei ainoastaan vähennä järjestelmän kokonaistehokkuutta, vaan voi myös aiheuttaa merkittävää sähkökustannusten nousua, mikä tuo yrityksille taloudellisia rasitteita.
Sähkölaitteiden vika: Korkeat harmoniset yliaallot voivat aiheuttaa sähkölaitteiden vikoja, erityisesti keskeisissä laitteissa, kuten moottoreissa ja muuntajissa. Yliaaltojen esiintyminen aiheuttaa laitteisiin tärinää ja melua, lisää mekaanista kulumista ja voi aiheuttaa laitteiston ennenaikaisen vian, mikä aiheuttaa tarpeettomia seisokkikustannuksia yritysten toiminnalle.
Lyhennetty akun käyttöikä: Kaksisuuntaisissa invertterilatureissa akunhallintajärjestelmän (BMS) on käsiteltävä tehokkaasti yliaaltoja latauksen ja purkamisen aikana. Jos harmoninen taso on liian korkea, akun lataus- ja purkuprosessi muuttuu epävakaaksi, mikä vaikuttaa akun käyttöikään ja yleiseen suorituskykyyn.
Yliaaltojen vaikutus sähkön laatuun
Jännitteen aaltomuodon vääristymä: Yliaaltojen esiintyminen aiheuttaa jännitteen aaltomuodon vääristymiä, mikä vaikuttaa virranlaatuun. Jännitteen aaltomuodon vääristyminen saattaa aiheuttaa sen, että laite ei toimi kunnolla, erityisesti herkkien laitteiden (kuten tietokoneiden, lääketieteellisten laitteiden jne.) kohdalla, mikä voi aiheuttaa tietojen menetyksen tai laitevian.
Harmoninen kokonaissärö (THD): Yliaaltojen läsnäolo aiheuttaa kokonaisharmonisen vääristymän (THD) -indeksin nousun. THD on tärkeä parametri jännitteen tai virran aaltomuotojen vääristymisen mittaamiseksi. Liian korkeat THD-arvot eivät vaikuta vain virran laatuun, vaan voivat myös häiritä laitteiden normaalia toimintaa.
Verkon vakaus: Yliaaltojen lisääntymisellä voi olla negatiivinen vaikutus verkon vakauteen. Harmoniset yliaallot voivat aiheuttaa värähtelyjä verkossa ja voivat jopa aiheuttaa verkkohäiriöitä ja sähkökatkoja. Suuren mittakaavan verkkoliitännässä yliaaltojen vaikutus on erityisen ilmeinen, mikä voi heikentää järjestelmän yleistä turvallisuutta.
