Met de snelle ontwikkeling van hernieuwbare energie en elektrische voertuigtechnologie is het toepassingsgebied van de bidirectionele omvormerlader ( Bidirectionele omvormeroplader ) als sleutelapparaat dat voeding en belasting verbindt, wordt voortdurend uitgebreid. Het daaruit voortvloeiende harmonische probleem is echter geleidelijk ontstaan, wat ernstige uitdagingen met zich meebrengt voor de stabiliteit van het energiesysteem en de betrouwbaarheid van apparatuur.
Definitie en oorzaak van harmonischen
Harmonischen verwijzen naar stroom- of spanningsgolfvormen in het voedingssysteem met frequenties die gehele veelvouden zijn van de fundamentele frequentie, meestal 50 Hz of 60 Hz. Harmonische componenten omvatten verschillende frequenties die hoger zijn dan de fundamentele frequentie, zoals 2 keer (100 Hz of 120 Hz), 3 keer (150 Hz of 180 Hz), enz. Het genereren van harmonischen hangt nauw samen met de werkkarakteristieken van niet-lineaire belastingen en schakelapparaten. Tijdens het proces waarbij de bidirectionele omvormer-oplader DC naar AC omzet, worden vanwege de kenmerken van de schakelwerking vaak harmonischen geïntroduceerd, waardoor de algehele prestaties van het systeem worden beïnvloed.
Impact van harmonischen op apparatuur
Oververhitting van apparatuur: Harmonischen kunnen extra hitte in de apparatuur veroorzaken, vooral in apparatuur zoals transformatoren en motoren. De toename van de harmonische componenten zal de effectieve waarde van de stroom verhogen, waardoor de apparatuur tijdens bedrijf meer warmte genereert dan normaal, wat niet alleen de levensduur van de apparatuur verkort, maar ook veiligheidsrisico's kan veroorzaken.
Verhoogd vermogensverlies: De extra stroom veroorzaakt door harmonischen zal de verwarming van de draad vergroten, wat resulteert in ineffectieve energieoverdracht en extra verliezen. Dit fenomeen vermindert niet alleen de algehele efficiëntie van het systeem, maar kan ook een aanzienlijke stijging van de elektriciteitskosten veroorzaken, wat economische lasten voor bedrijven met zich meebrengt.
Storing in elektrische apparatuur: Hogere harmonischen kunnen storingen in elektrische apparatuur veroorzaken, vooral in belangrijke apparatuur zoals motoren en transformatoren. De aanwezigheid van harmonischen veroorzaakt trillingen en lawaai in de apparatuur, verhoogt de mechanische slijtage en kan voortijdige uitval van de apparatuur veroorzaken, waardoor onnodige kosten voor stilstand van bedrijfsactiviteiten ontstaan.
Verkorte levensduur van de batterij: Bij bidirectionele omvormerladers moet het batterijbeheersysteem (BMS) effectief omgaan met harmonischen tijdens het laden en ontladen. Als het harmonische niveau te hoog is, wordt het laad- en ontlaadproces van de batterij onstabiel, wat de levensduur en de algehele prestaties van de batterij zal beïnvloeden.
Impact van harmonischen op de stroomkwaliteit
Vervorming van de spanningsgolfvorm: De aanwezigheid van harmonischen veroorzaakt vervorming van de spanningsgolfvorm, wat de stroomkwaliteit zal beïnvloeden. Vervorming van de spanningsgolfvorm kan ertoe leiden dat de apparatuur niet goed werkt, vooral bij gevoelige apparatuur (zoals computers, medische apparatuur, enz.), wat gegevensverlies of apparatuurstoringen kan veroorzaken.
Totale Harmonische Vervorming (THD): De aanwezigheid van harmonischen zal ervoor zorgen dat de totale harmonische vervormingsindex (THD) stijgt. THD is een belangrijke parameter om de vervorming van spannings- of stroomgolfvormen te meten. Te hoge THD-waarden hebben niet alleen invloed op de kwaliteit van de stroom, maar kunnen ook de normale werking van apparatuur verstoren.
Netstabiliteit: De toename van harmonischen kan een negatieve invloed hebben op de stabiliteit van het net. Harmonischen kunnen trillingen in het elektriciteitsnet veroorzaken en zelfs netstoringen en stroomuitval veroorzaken. In het geval van grootschalige netaansluiting is de impact van harmonischen bijzonder duidelijk, wat de algehele veiligheid van het systeem kan verminderen.
