Harmonischer Verlust

November 23 , 2022

Forschungshintergrund

Da der Wert des Oberschwingungsverlusts kleiner als der des Grundschwingungsverlusts und die Berechnung schwierig ist, wird er bei der theoretischen Berechnung des Leitungsverlusts im Allgemeinen ignoriert. Mit der Entwicklung der Leistungselektroniktechnologie wird die Natur der Stromerzeugung und der elektrischen Ausrüstung jedoch immer komplexer, und verschiedene nichtlineare Komponenten, die in das Stromnetz eingebracht werden, nehmen zu. Die Auswirkung von harmonischen Verlusten auf die elektrische Umgebung kann nicht ignoriert werden.

Hauptklassifizierung des harmonischen Verlusts

Im tatsächlichen Stromversorgungssystem wird aufgrund der Existenz von nichtlinearen Lasten, wenn der Strom durch eine Last fließt, die keine lineare Beziehung zu der angelegten Spannung hat, ein nicht sinusförmiger Strom gebildet. Jede periodische Wellenform kann in eine Sinuswelle mit einer Grundfrequenz plus vielen harmonischen Frequenzen zerlegt werden. Die harmonische Frequenz ist ein ganzzahliges Vielfaches der Grundfrequenz. Beispielsweise beträgt die Grundfrequenz 50 Hz, die zweite Harmonische 100 Hz und die dritte Harmonische 150 Hz. Daher kann die verzerrte Stromwellenform eine zweite Harmonische, dritte Harmonische usw. aufweisen.

Verlustleistung in Stromkabeln

Bei der Übertragung elektrischer Energie verursacht die Hochfrequenzkomponente der Harmonischen aufgrund der Impedanz des Mediums, das seine Energieübertragung trägt, wenn der Wechselstrom durch diese Übertragungsmedien fließt, einen großen Skin-Effekt im Übertragungsleiter, der Wirkleistungsverlust an elektrischer Energie verursachen. Je mehr harmonische Komponenten vorhanden sind, desto größer ist der Energieverbrauch der Verluste im Übertragungskabel. Die tatsächlich gemessenen Daten zeigen, dass der von nichtlinearen Geräten erzeugte Oberwellenstrom 70 % des Effektivwerts des Grundstroms erreichen kann. Wenn die entsprechenden Filtermaßnahmen nicht ergriffen werden, ist der durch die nichtlineare Ausrüstung erzeugte Leitungsverlust sehr groß.

Verlustleistung im Transformator

Es gibt auch einen Widerstand im Transformator. Wenn der Strom durch den Transformator fließt, wandelt der Widerstand im Transformator einen Teil der elektrischen Energie in Wärmeenergie für den Verbrauch um. Es ist ersichtlich, dass beim Passieren von Oberschwingungen durch den Transformator auch Energieverbrauch verschwendet wird. Außerdem verursachen der Strom und die Spannung, die durch den Transformator fließen, auch Änderungen des Magnetflusses im Transformatorkern. Da der Transformator nicht ideal ist, erzeugen diese Änderungen des magnetischen Flusses Wirbelstromverluste und Hystereseverluste im Transformator. Je höher die magnetische Dichte und Frequenz des magnetischen Wechselfeldes ist, desto größer ist der Hystereseverlust.

Leistungsverlust im Transformator im Motorgenerator und anderen Geräten

Diese Geräte erzeugen außerdem während des Netzanschlusses zusätzliche Kupfer- und Eisenverluste. Darüber hinaus verursachen die dritte Harmonische und die 3N-Harmonische auch zusätzlichen Leistungsverlust in diesen Geräten und beschädigen sogar den Motor.

Lösung

Um einen aktiven Filter in der elektrischen Feldszene zu installieren, erfassen Sie den Oberschwingungsstrom jeder Ordnung im System über die Stromerkennungsverbindung, der Controller berechnet und extrahiert schnell den Inhalt jedes Oberschwingungsstroms, generiert Oberschwingungsstromanweisungen und gibt Kompensationsstrom ein die entgegengesetzte Richtung mit der gleichen Amplitude des Oberwellenstroms durch den Leistungsaktuator, um das Ziel der Oberwellensteuerung und Verlustreduzierung zu erreichen.

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