S rychlým rozvojem obnovitelné energie a technologie elektrických vozidel se oblast použití obousměrné invertorové nabíječky ( Obousměrná invertorová nabíječka ) jako klíčové zařízení propojující napájení a zátěž se neustále rozšiřuje. Postupně se však objevil následující problém s harmonickými, který představuje vážné problémy pro stabilitu energetického systému a spolehlivost zařízení.
Definice a příčina harmonických
Harmonické označují průběhy proudu nebo napětí v energetickém systému s frekvencemi, které jsou celočíselnými násobky základní frekvence, obvykle 50 Hz nebo 60 Hz. Harmonické složky zahrnují různé frekvence vyšší než základní frekvence, např. 2krát (100Hz nebo 120Hz), 3krát (150Hz nebo 180Hz) atd. Generování harmonických úzce souvisí s pracovními charakteristikami nelineárních zátěží a spínacích zařízení. V procesu obousměrné invertorové nabíječky, která převádí stejnosměrný proud na střídavý proud, se v důsledku vlastností spínacího provozu často zavádějí harmonické složky, které ovlivňují celkový výkon systému.
Vliv harmonických na zařízení
Přehřátí zařízení: Harmonické mohou způsobit dodatečné teplo uvnitř zařízení, zejména v zařízeních, jako jsou transformátory a motory. Nárůst harmonických složek zvýší efektivní hodnotu proudu, což způsobí, že zařízení během provozu generuje více tepla než normálně, což nejen zkracuje životnost zařízení, ale může také způsobit bezpečnostní rizika.
Zvýšená ztráta výkonu: Dodatečný proud způsobený harmonickými zvýší zahřívání drátu, což má za následek neúčinný přenos energie a další ztráty. Tento jev nejen snižuje celkovou účinnost systému, ale může také způsobit výrazné zvýšení nákladů na elektřinu, což přináší ekonomickou zátěž pro podniky.
Selhání elektrického zařízení: Vyšší harmonické mohou způsobit poruchy elektrického zařízení, zejména v klíčových zařízeních, jako jsou motory a transformátory. Přítomnost harmonických bude způsobovat vibrace a hluk v zařízení, zvyšovat mechanické opotřebení a může způsobit předčasné selhání zařízení, což přináší zbytečné náklady na prostoje pro podnikové operace.
Zkrácená životnost baterie: V obousměrných invertorových nabíječkách musí systém správy baterie (BMS) efektivně zvládat harmonické během nabíjení a vybíjení. Pokud je úroveň harmonických příliš vysoká, proces nabíjení a vybíjení baterie bude nestabilní, což ovlivní životnost baterie a celkový výkon.
Vliv harmonických na kvalitu energie
Zkreslení průběhu napětí: Přítomnost harmonických bude způsobovat zkreslení průběhu napětí, což ovlivní kvalitu napájení. Zkreslení průběhu napětí může způsobit, že zařízení nebude fungovat správně, zejména u citlivých zařízení (jako jsou počítače, lékařské vybavení atd.), což může způsobit ztrátu dat nebo selhání zařízení.
Celkové harmonické zkreslení (THD): Přítomnost harmonických způsobí zvýšení indexu celkového harmonického zkreslení (THD). THD je důležitý parametr pro měření zkreslení průběhů napětí nebo proudu. Příliš vysoké hodnoty THD neovlivní pouze kvalitu napájení, ale mohou také narušit normální provoz zařízení.
Stabilita sítě: Nárůst harmonických může mít negativní dopad na stabilitu sítě. Harmonické mohou způsobit oscilace v síti a mohou dokonce způsobit poruchy sítě a výpadky proudu. V případě připojení k rozvodné síti velkého rozsahu je zvláště zřejmý vliv harmonických, což může snížit celkovou bezpečnost systému.
