¿Cuáles son los componentes de un filtro activo híbrido?

Como proveedor de filtros activos híbridos, a menudo me preguntan sobre los componentes clave que componen estos sofisticados dispositivos. En esta publicación de blog, profundizaré en los diversos componentes de un filtro activo híbrido, explicando sus funciones y cómo trabajan juntos para proporcionar una mitigación armónica efectiva y una mejora de la calidad de la energía.

1. Convertidor electrónico de potencia

El convertidor electrónico de potencia es el corazón de un filtro activo híbrido. Se encarga de generar las corrientes compensadoras que se inyectan al sistema de potencia para contrarrestar las corrientes armónicas. El tipo de convertidor electrónico de potencia más utilizado en los filtros activos híbridos es el inversor de fuente de voltaje (VSI).

Un VSI consta de una serie de dispositivos semiconductores de potencia, como los transistores bipolares de puerta aislados (IGBT). Estos IGBT están controlados mediante una técnica de modulación de ancho de pulso (PWM). La señal PWM determina el patrón de conmutación de los IGBT, que a su vez controla la magnitud y fase del voltaje de salida del VSI. Al ajustar el voltaje de salida, el VSI puede generar las corrientes de compensación requeridas.

El convertidor electrónico de potencia debe tener un tiempo de respuesta rápido para poder rastrear las corrientes armónicas que cambian rápidamente en el sistema de energía. También debe poder manejar altos niveles de potencia, ya que se requiere inyectar cantidades significativas de corriente de compensación.

2. Sistema de control

El sistema de control de un filtro activo híbrido juega un papel crucial en su funcionamiento. Es responsable de detectar las corrientes armónicas en el sistema de potencia y calcular las corrientes de compensación adecuadas que generará el convertidor electrónico de potencia.

El sistema de control normalmente consta de una unidad de detección de armónicos y una unidad de generación de referencia de corriente. La unidad de detección de armónicos utiliza varias técnicas, como la Transformada Rápida de Fourier (FFT), para analizar la forma de onda actual en el sistema de energía e identificar los componentes armónicos. Una vez detectadas las componentes armónicas, la unidad de generación de corriente de referencia calcula las corrientes de referencia que debe generar el convertidor electrónico de potencia para cancelar las corrientes armónicas.

Además de la detección de corriente armónica y el cálculo de la corriente de referencia, el sistema de control también debe garantizar la estabilidad y confiabilidad del filtro activo híbrido. Supervisa las condiciones de funcionamiento del filtro, como la temperatura de los dispositivos semiconductores de potencia y el voltaje del enlace de CC, y toma las medidas adecuadas si se detecta alguna condición anormal.

3. Componentes del filtro pasivo

Los filtros activos híbridos combinan las ventajas de los filtros activos y pasivos. Los componentes del filtro pasivo son una parte importante del filtro activo híbrido. Se utilizan principalmente para proporcionar una ruta de baja impedancia para las corrientes armónicas en frecuencias específicas.

Los componentes de filtros pasivos más comunes incluyen inductores y condensadores. Estos componentes están conectados en diferentes configuraciones, como serie o paralelo, para formar circuitos resonantes. Cada circuito resonante está sintonizado a una frecuencia armónica específica, de modo que pueda absorber eficazmente las corrientes armónicas a esa frecuencia.

Los filtros pasivos tienen la ventaja de ser relativamente simples y rentables. Pueden manejar grandes cantidades de corriente armónica sin consumir una cantidad significativa de energía. Sin embargo, tienen limitaciones en términos de selectividad de frecuencia y adaptabilidad. Al combinarlos con filtros activos, el filtro activo híbrido puede superar estas limitaciones y proporcionar un mejor rendimiento.

4. CC - Condensador de enlace

El condensador de enlace de CC es un componente importante en el convertidor electrónico de potencia de un filtro activo híbrido. Está conectado entre el rectificador de entrada y el inversor de salida del convertidor.

La función principal del condensador de enlace de CC es almacenar energía y mantener un voltaje de CC estable. Durante el funcionamiento del convertidor electrónico de potencia, la corriente que fluye a través de él no es constante. El condensador del enlace CC proporciona un amortiguador para suavizar las fluctuaciones de corriente y tensión. Ayuda a garantizar que el voltaje en el inversor permanezca estable, lo cual es esencial para el funcionamiento adecuado del convertidor.

El tamaño y la clasificación del condensador del enlace de CC se seleccionan cuidadosamente en función de la clasificación de potencia del filtro activo híbrido y los requisitos del sistema de control. Un condensador más grande puede proporcionar más almacenamiento de energía y una mejor estabilidad de voltaje, pero también aumenta el costo y el tamaño del filtro.

5. Transformador de interfaz

El transformador de interfaz se utiliza para conectar el filtro activo híbrido al sistema de energía. Sirve para varios propósitos importantes.

En primer lugar, proporciona aislamiento eléctrico entre el sistema de energía y el filtro activo. Este aislamiento ayuda a proteger el filtro activo de sobretensiones y fallas de alto voltaje en el sistema de energía, y también evita que la interferencia del filtro activo afecte el sistema de energía.

En segundo lugar, el transformador de interfaz se puede utilizar para igualar los niveles de voltaje entre el sistema de energía y el filtro activo. El voltaje de salida del convertidor electrónico de potencia puede no ser el mismo que el voltaje del sistema de energía. El transformador de interfaz puede aumentar o reducir el voltaje para garantizar una conexión adecuada.

Finalmente, el transformador de interfaz también puede ayudar a mejorar el rendimiento del filtro activo híbrido al reducir la distorsión armónica en el sistema de energía. Puede actuar como parte del circuito de filtrado general y mejorar aún más el efecto de filtrado.

El principio de funcionamiento de los filtros activos híbridos

Todos estos componentes trabajan en armonía para lograr una compensación armónica efectiva. La unidad de detección de armónicos en el sistema de control monitorea continuamente la corriente en el sistema de energía e identifica los componentes armónicos. Basándose en la información de armónicos detectados, la unidad de generación de referencia actual calcula las corrientes de referencia.

El convertidor electrónico de potencia genera entonces las corrientes de compensación según las corrientes de referencia. Estas corrientes de compensación se inyectan en el sistema de potencia a través del transformador de interfaz. Mientras tanto, los componentes del filtro pasivo absorben las corrientes armónicas en sus frecuencias sintonizadas. El condensador del enlace CC garantiza el funcionamiento estable del convertidor electrónico de potencia.

Ventajas de los filtros activos híbridos

Los filtros activos híbridos ofrecen varias ventajas sobre los filtros activos o pasivos tradicionales. Pueden proporcionar un alto grado de compensación armónica en una amplia gama de frecuencias. Su combinación de componentes activos y pasivos les permite manejar grandes cantidades de corriente armónica con un costo relativamente bajo. También son más adaptables a las condiciones cambiantes del sistema de energía en comparación con los filtros pasivos.

Si buscas una solución para mejorar la calidad eléctrica de tu sistema eléctrico mitigando armónicos,Filtro armónico activo,Filtro armónico de CAyFiltro de potencia activason excelentes opciones. Nuestros filtros activos híbridos, con sus componentes bien diseñados, pueden satisfacer sus necesidades específicas.

Contáctenos para comprar

Entendemos que cada sistema de energía es único y es posible que usted tenga requisitos específicos para la mitigación de armónicos. Ya sea que se trate de una aplicación industrial a pequeña escala o de un sistema eléctrico comercial a gran escala, nuestro equipo de expertos puede brindarle asesoramiento profesional y soluciones personalizadas.

Si está interesado en nuestros filtros activos híbridos y desea analizar los detalles de la compra, no dude en contactarnos. Estamos comprometidos a brindarle productos de alta calidad y un excelente servicio posventa.

Referencias

• Hingorani, NG y Gyugyi, L. (2000). Comprensión de HECHOS: conceptos y tecnología de sistemas de transmisión de CA flexibles. Prensa IEEE.
• Akagi, H., Kanazawa, Y. y Nabae, A. (1984). Compensadores instantáneos de potencia reactiva que comprenden dispositivos de conmutación sin componentes de almacenamiento de energía. Transacciones IEEE sobre aplicaciones industriales, 20(3), 625 - 630.