Filtro Harmônico Ativo AHF

Introdução do Produto

De acordo com os requisitos da norma IEEE 519, a taxa de distorção harmônica total (THD) deve ser inferior a 5%; utilize o Filtro Harmônico Ativo (AHF) para cobrir a compensação de harmônicos de 2ª a 50ª ordem, atendendo à norma IEEE 519.

O AHF utiliza um Transformador de Corrente (CT) externo para detectar a corrente ou corrente de carga em tempo real. O AHF é baseado em topologia de 3 níveis. O controlador DSP+FPGA extrai a corrente senoidal fundamental e cada corrente harmônica da carga através da transformada rápida de Fourier, e obtém dados de potência ativa, reativa e de sequência negativa através das coordenadas rotativas dq. Em seguida, o conversor de potência IGBT gera uma corrente de compensação com a mesma amplitude da harmônica, mas polaridade reversa (harmônica, reativa, desequilibrada), e a corrente compensada é injetada na rede para alcançar a função de melhoria da qualidade de energia no lado da rede elétrica, eliminando as harmônicas no sistema.

Diagrama do princípio de controle do AHF

Topologia do sistema AHF (arquitetura NPC de três níveis)

Diagrama do princípio de operação do AHF

Lista de Parâmetros Técnicos do AHF

Dados Técnicos e Especificações
Tensão Nominal (V)	400V	480V	690V
Corrente Nominal (Capacidade) (A)	30A 50A 75A 100A 150A	30A 50A 75A 100A 150A	100A 150A
Frequência de Operação	50/60Hz±10%(45~66Hz)
Topologia do Circuito	NPC de Três Níveis
Modo de Compensação	Compensação harmônica, compensação reativa, compensação de desequilíbrio de carga trifásica
Capacidade de Filtragem Harmônica	Melhor que 95% na carga nominal
Faixa de Filtragem	2ª a 51ª harmônicas de ordem ímpar (Compensação seletiva ou total)
Posição de Instalação do CT	Lado da rede/carga
Modo de Instalação do CT	Malha aberta ou malha fechada (malha aberta é recomendada para operação em paralelo)
Sistema de Fiação	Trifásico Três Fios / Trifásico Quatro Fios
Número de Máquinas em Paralelo	≤20 (Um painel de controle pode controlar até 8 unidades)
Redundância	Qualquer unidade AHF pode operar independentemente
Taxa de Redução Harmônica Nominal	≥95% (Para distorções harmônicas de ordem típica)
Desempenho de Filtragem	O desempenho de filtragem é tipicamente THDi ≤ 5% na carga nominal (mesmo sob as cargas mais severas).
Capacidade de Sobrecarga	Pode operar continuamente a 110% da corrente nominal e operar por 1 minuto a 120% da corrente nominal
Fator de Potência Alvo	Ajustável de -1,0 a +1,0
Efeito de Balanceamento de Carga Trifásica	≤5%, Mitigação de sequência negativa e zero
Capacidade de Filtragem do Neutro	3 vezes a corrente de filtro nominal (no caso de dispositivo de 4 fios)
Frequência de Chaveamento/Controle	20kHz
Tempo de Resposta em Plena Capacidade	≤5ms
Limite de Corrente de Saída	Automaticamente limitado a 100% da capacidade nominal para saída
Algoritmo de Controle	FFT Inteligente, Algoritmo de controle auto-adaptativo
Controlador	DSP+FPGA
Proteção	Proteção de hardware (ERRO IGBT), Proteção de software (SOB TENSÃO, SOB CORRENTE, SOB FREQ, SOB CARGA…)
Interface de Comunicação	RS485 e CAN
Interface Homem-Máquina (IHM)	Tela externa de 7 polegadas / Sem tela / Tela de 1,8 polegadas / (opcional)
Protocolos de Comunicação	O padrão de fábrica suporta o protocolo de comunicação remota Modbus; a interface de comunicação usa RS485 e barramento CAN, e suporta operação via aplicativo de celular (APP) (opcional).
Ruído	<60db (<45db durante operação em baixa velocidade)
Método de Instalação	Módulo embutido (Rack), montagem em parede, piso livre
Grau de Proteção	IP20
Método de Resfriamento	Ventiladores PWM inteligentes de resfriamento a ar com regulação de velocidade
Cor	RAL7035, RAL9005, Cores personalizadas
Temperatura Ambiente	-25~55℃
Umidade Relativa	Máxima 95%, sem condensação
Altitude de Instalação Acima do Nível do Mar	≤3000 na capacidade nominal; reduzir adequadamente a capacidade se for > 3000 (1% de redução a cada 100m)
Certificações	Relatório de Teste
Normas de Implementação	IEEE 519

Danos das harmônicas e causas (Referências: Fuji Electric)

Existem muitos dispositivos elétricos que possuem características operacionais não lineares; mesmo quando a tensão aplicada é de natureza senoidal, a corrente drenada pelo dispositivo é de natureza não senoidal. Esses dispositivos não lineares usados em circuitos de distribuição de energia criam correntes não lineares que, subsequentemente, causam distorções de tensão. Essas correntes e tensões não lineares são geralmente referidas como correntes e tensões harmônicas. Essas harmônicas, se ignoradas ou não detectadas, podem causar condições de ressonância harmônica, que podem apresentar problemas operacionais no sistema, resultando em reclamações de clientes e redução da vida útil dos equipamentos de energia, bem como degradação da eficiência e desempenho. Correntes e tensões harmônicas podem causar muitos efeitos desfavoráveis no próprio sistema de energia e nas cargas conectadas. Mau funcionamento de equipamentos eletrônicos, falha de capacitores, superaquecimento de transformadores e condutores neutros, aquecimento excessivo em máquinas rotativas são alguns desses efeitos.

Como funciona o AHF? (Referências: Eaton)

As harmônicas vêm da carga não linear. Os filtros harmônicos ativos, também chamados de unidades de correção harmônica, são dispositivos em paralelo que atuam como um sistema de cancelamento de ruído e injetam frequências iguais e opostas para mitigar as harmônicas. Os filtros também podem fornecer corrente adicional para corrigir o fator de potência. Então, o que resta vindo da fonte fluindo de volta para a concessionária é apenas uma corrente limpa e em fase.

Por exemplo, se operarmos quatro inversores de frequência de 6 pulsos ao mesmo tempo, temos um espectro harmônico de 5ª, 7ª, 11ª e 13ª harmônicas. A forma de onda mostrará uma quantidade significativa de corrente harmônica na distorção harmônica total. Quando o filtro harmônico ativo é ligado, ele injetará harmônicas iguais e opostas para cancelar o que está presente. A forma de onda agora será limpa e em fase. Se voltarmos e olharmos o espectro harmônico, a distorção de corrente é muito baixa.

Adicionar filtros harmônicos ativos pode ser uma boa solução harmônica para sistemas de energia. Embora mais caro que outras opções, se você tiver vários inversores funcionando o tempo todo e vários inversores como backup, os filtros harmônicos seriam uma maneira confiável de capturar todas e quaisquer harmônicas provenientes das cargas. No entanto, uma coisa importante a saber do ponto de vista do projeto do sistema é que seu inversor deve ter um indutor CC ou um reator de linha CA para minimizar as harmônicas que saem dos inversores.

Os filtros harmônicos ativos geralmente vêm em unidades de 50, 75, 100, 200 e 300 ampères que podem ser colocadas em paralelo. Outro benefício do uso de filtros harmônicos ativos é que você não pode sobrecarregá-los, porque assim que eles fornecem a corrente harmônica máxima e a correção do fator de potência que podem, eles param de produzir nesse nível — seja 100 ou 120 ampères, seja qual for o caso.

O uso de filtros harmônicos ativos em seu sistema de energia fornece uma solução em nível de sistema para proteção harmônica interna e externa.

AHF( Active Harmonic Filter)
AHF is an active harmonic filter used in power grid systems. AHF eliminates harmonic currents caused by nonlinear loads in the power grid bus and improves the power quality in the power grid and cover the 2-50th harmonic compensation to meet the IEEE 519 standard.AHF runs in parallel in the power grid bus. Compared with LC series resonant passive harmonic filters, it has the advantages of fast speed, high efficiency, small size and low cost. It is currently the most ideal harmonic filtering device for power grid.
• Item NO: AHF
• OEM & ODM Service: Available
• Order(MOQ):1
• Payment:T/T,LC

Introdução do Produto

De acordo com os requisitos da norma IEEE 519, a taxa de distorção harmônica total (THD) deve ser inferior a 5%; utilize o Filtro Harmônico Ativo (AHF) para cobrir a compensação de harmônicos de 2ª a 50ª ordem, atendendo à norma IEEE 519.

O AHF utiliza um Transformador de Corrente (CT) externo para detectar a corrente ou corrente de carga em tempo real. O AHF é baseado em topologia de 3 níveis. O controlador DSP+FPGA extrai a corrente senoidal fundamental e cada corrente harmônica da carga através da transformada rápida de Fourier, e obtém dados de potência ativa, reativa e de sequência negativa através das coordenadas rotativas dq. Em seguida, o conversor de potência IGBT gera uma corrente de compensação com a mesma amplitude da harmônica, mas polaridade reversa (harmônica, reativa, desequilibrada), e a corrente compensada é injetada na rede para alcançar a função de melhoria da qualidade de energia no lado da rede elétrica, eliminando as harmônicas no sistema.

Diagrama do princípio de controle do AHF

Topologia do sistema AHF (arquitetura NPC de três níveis)

Diagrama do princípio de operação do AHF

Lista de Parâmetros Técnicos do AHF

Dados Técnicos e Especificações
Tensão Nominal (V)	400V	480V	690V
Corrente Nominal (Capacidade) (A)	30A 50A 75A 100A 150A	30A 50A 75A 100A 150A	100A 150A
Frequência de Operação	50/60Hz±10%(45~66Hz)
Topologia do Circuito	NPC de Três Níveis
Modo de Compensação	Compensação harmônica, compensação reativa, compensação de desequilíbrio de carga trifásica
Capacidade de Filtragem Harmônica	Melhor que 95% na carga nominal
Faixa de Filtragem	2ª a 51ª harmônicas de ordem ímpar (Compensação seletiva ou total)
Posição de Instalação do CT	Lado da rede/carga
Modo de Instalação do CT	Malha aberta ou malha fechada (malha aberta é recomendada para operação em paralelo)
Sistema de Fiação	Trifásico Três Fios / Trifásico Quatro Fios
Número de Máquinas em Paralelo	≤20 (Um painel de controle pode controlar até 8 unidades)
Redundância	Qualquer unidade AHF pode operar independentemente
Taxa de Redução Harmônica Nominal	≥95% (Para distorções harmônicas de ordem típica)
Desempenho de Filtragem	O desempenho de filtragem é tipicamente THDi ≤ 5% na carga nominal (mesmo sob as cargas mais severas).
Capacidade de Sobrecarga	Pode operar continuamente a 110% da corrente nominal e operar por 1 minuto a 120% da corrente nominal
Fator de Potência Alvo	Ajustável de -1,0 a +1,0
Efeito de Balanceamento de Carga Trifásica	≤5%, Mitigação de sequência negativa e zero
Capacidade de Filtragem do Neutro	3 vezes a corrente de filtro nominal (no caso de dispositivo de 4 fios)
Frequência de Chaveamento/Controle	20kHz
Tempo de Resposta em Plena Capacidade	≤5ms
Limite de Corrente de Saída	Automaticamente limitado a 100% da capacidade nominal para saída
Algoritmo de Controle	FFT Inteligente, Algoritmo de controle auto-adaptativo
Controlador	DSP+FPGA
Proteção	Proteção de hardware (ERRO IGBT), Proteção de software (SOB TENSÃO, SOB CORRENTE, SOB FREQ, SOB CARGA...)
Interface de Comunicação	RS485 e CAN
Interface Homem-Máquina (IHM)	Tela externa de 7 polegadas / Sem tela / Tela de 1,8 polegadas / (opcional)
Protocolos de Comunicação	O padrão de fábrica suporta o protocolo de comunicação remota Modbus; a interface de comunicação usa RS485 e barramento CAN, e suporta operação via aplicativo de celular (APP) (opcional).
Ruído	<60db (<45db durante operação em baixa velocidade)
Método de Instalação	Módulo embutido (Rack), montagem em parede, piso livre
Grau de Proteção	IP20
Método de Resfriamento	Ventiladores PWM inteligentes de resfriamento a ar com regulação de velocidade
Cor	RAL7035, RAL9005, Cores personalizadas
Temperatura Ambiente	-25~55℃
Umidade Relativa	Máxima 95%, sem condensação
Altitude de Instalação Acima do Nível do Mar	≤3000 na capacidade nominal; reduzir adequadamente a capacidade se for > 3000 (1% de redução a cada 100m)
Certificações	Relatório de Teste
Normas de Implementação	IEEE 519

Danos das harmônicas e causas (Referências: Fuji Electric)

Existem muitos dispositivos elétricos que possuem características operacionais não lineares; mesmo quando a tensão aplicada é de natureza senoidal, a corrente drenada pelo dispositivo é de natureza não senoidal. Esses dispositivos não lineares usados em circuitos de distribuição de energia criam correntes não lineares que, subsequentemente, causam distorções de tensão. Essas correntes e tensões não lineares são geralmente referidas como correntes e tensões harmônicas. Essas harmônicas, se ignoradas ou não detectadas, podem causar condições de ressonância harmônica, que podem apresentar problemas operacionais no sistema, resultando em reclamações de clientes e redução da vida útil dos equipamentos de energia, bem como degradação da eficiência e desempenho. Correntes e tensões harmônicas podem causar muitos efeitos desfavoráveis no próprio sistema de energia e nas cargas conectadas. Mau funcionamento de equipamentos eletrônicos, falha de capacitores, superaquecimento de transformadores e condutores neutros, aquecimento excessivo em máquinas rotativas são alguns desses efeitos.

Como funciona o AHF? (Referências: Eaton)

As harmônicas vêm da carga não linear. Os filtros harmônicos ativos, também chamados de unidades de correção harmônica, são dispositivos em paralelo que atuam como um sistema de cancelamento de ruído e injetam frequências iguais e opostas para mitigar as harmônicas. Os filtros também podem fornecer corrente adicional para corrigir o fator de potência. Então, o que resta vindo da fonte fluindo de volta para a concessionária é apenas uma corrente limpa e em fase.

Por exemplo, se operarmos quatro inversores de frequência de 6 pulsos ao mesmo tempo, temos um espectro harmônico de 5ª, 7ª, 11ª e 13ª harmônicas. A forma de onda mostrará uma quantidade significativa de corrente harmônica na distorção harmônica total. Quando o filtro harmônico ativo é ligado, ele injetará harmônicas iguais e opostas para cancelar o que está presente. A forma de onda agora será limpa e em fase. Se voltarmos e olharmos o espectro harmônico, a distorção de corrente é muito baixa.

Adicionar filtros harmônicos ativos pode ser uma boa solução harmônica para sistemas de energia. Embora mais caro que outras opções, se você tiver vários inversores funcionando o tempo todo e vários inversores como backup, os filtros harmônicos seriam uma maneira confiável de capturar todas e quaisquer harmônicas provenientes das cargas. No entanto, uma coisa importante a saber do ponto de vista do projeto do sistema é que seu inversor deve ter um indutor CC ou um reator de linha CA para minimizar as harmônicas que saem dos inversores.

Os filtros harmônicos ativos geralmente vêm em unidades de 50, 75, 100, 200 e 300 ampères que podem ser colocadas em paralelo. Outro benefício do uso de filtros harmônicos ativos é que você não pode sobrecarregá-los, porque assim que eles fornecem a corrente harmônica máxima e a correção do fator de potência que podem, eles param de produzir nesse nível — seja 100 ou 120 ampères, seja qual for o caso.

O uso de filtros harmônicos ativos em seu sistema de energia fornece uma solução em nível de sistema para proteção harmônica interna e externa.