Perché vengono utilizzati filtri armonici attivi per purificare l'alimentazione?

Nei moderni sistemi di alimentazione industriali e commerciali, i carichi non-lineari come convertitori di frequenza, illuminazione a LED, servoazionamenti e UPS stanno diventando sempre più comuni. Questi dispositivi migliorano l'efficienza e la precisione del controllo generando al tempo stesso una grande quantità di corrente armonica. L'inquinamento armonico è come "tossine" nella rete elettrica, causando distorsioni di tensione, surriscaldamento delle apparecchiature, malfunzionamenti e persino danni permanenti.

Allora, perché i filtri armonici attivi (APF) vengono utilizzati specificamente per purificare gli alimentatori? Quali sono i principi e i vantaggi alla base di questo approccio?

I. I rischi delle armoniche: perché è necessaria la "purificazione"?

Per comprendere il ruolo dell'APF, è necessario prima comprendere i rischi delle armoniche. Le armoniche sono componenti ad alta-frequenza che sono multipli interi della frequenza fondamentale (50/60 Hz). La loro presenza può portare a:

1. Aumento del consumo di energia e della generazione di calore: ciò porta al surriscaldamento di trasformatori, cavi e motori, accelera l’invecchiamento dell’isolamento e aumenta significativamente la perdita di energia.

2. Causare malfunzionamenti delle apparecchiature: interrompere il normale funzionamento o causare azioni errate di dispositivi elettronici di precisione (come PLC, strumenti medici); portando a risonanza da sovracorrente e bruciatura dei condensatori.

3. Minaccia alla sicurezza del sistema: fa sì che la corrente della linea neutra sia eccessivamente elevata, superando anche la corrente di fase, aumentando così il rischio di incendio; porta alla distorsione della forma d'onda della tensione, influenzando la qualità dell'energia dell'intera rete elettrica.

II. Perché scegliere i filtri attivi per la purificazione?

1. L'effetto di filtraggio è eccezionale e la risposta dinamica è rapida.

L'APF può filtrare simultaneamente varie armoniche che vanno dal 2° al 51° ordine o anche superiori. La velocità di filtraggio è solitamente superiore al 97%.

La velocità di risposta è estremamente rapida (solitamente entro 100 μs) e può compensare perfettamente le armoniche generate da carichi che cambiano rapidamente (come presse, saldatrici), ottenendo il monitoraggio e la cancellazione in tempo reale-.

2. Altamente adattivo, senza causare risonanza

Il filtro passivo può formare una risonanza parallela con l'impedenza di rete, amplificando così una determinata armonica e provocando un incidente. Tuttavia, l'APF è una fonte di corrente controllata e le sue caratteristiche non entrano in risonanza con la rete, rendendolo estremamente sicuro.

Può tracciare automaticamente i cambiamenti nelle armoniche della rete e compensarli in modo adattivo. Non è necessario preoccuparsi di guasti dovuti a variazioni di carico o cambiamenti nella struttura della griglia.

3. Multi-funzionale, versatile nell'uso

Oltre a sopprimere le armoniche, l'APF solitamente ha anche la funzione di compensare la potenza reattiva (migliorando il fattore di potenza) e di bilanciare i carichi trifase. Un singolo dispositivo può risolvere molteplici problemi di qualità dell'energia elettrica e presenta un rapporto costi- estremamente elevato.