Filtro activo de armónicos AHF y filtro activo de potencia (APF)

¿Cuál es la diferencia entre el filtro armónico activo y el filtro de potencia activo?

El principio de un filtro armónico activo AHF es mitigar o eliminar la distorsión armónica en los sistemas de energía eléctrica. Los armónicos son corrientes o voltajes no deseados que se desvían de la frecuencia fundamental del sistema eléctrico. Estos armónicos suelen ser generados por cargas no lineales, como variadores de frecuencia, computadoras, rectificadores y otros equipos electrónicos.

El principio del Active Power Filter APF implica el uso de electrónica de potencia y técnicas de control para compensar activamente los problemas de calidad de la energía, principalmente armónicos y potencia reactiva, en los sistemas de energía eléctrica. Un APF está diseñado para mitigar los armónicos y corregir el factor de potencia en un sistema para mejorar la calidad general de la energía.

El principio fundamental de un APF implica generar una forma de onda de corriente que cancele las corrientes armónicas o reactivas no deseadas en el sistema. Esto se logra midiendo las corrientes problemáticas o los armónicos de voltaje e inyectando una forma de onda de corriente opuesta en el sistema. La forma de onda de la corriente inyectada se controla con precisión para garantizar que la forma de onda de la corriente resultante sea lo más cercana posible a la sinusoidal.

Un filtro de armónicos activo AHF y un filtro de potencia activo APF se utilizan para mitigar los problemas de calidad de la energía, pero tienen diferentes propósitos.

1. Filtro armónico activo AHF: Un AHF está diseñado principalmente para mitigar la distorsión armónica en los sistemas eléctricos. Los armónicos son corrientes o voltajes no deseados que son múltiplos de la frecuencia fundamental en un sistema eléctrico . Los armónicos pueden causar diversos problemas, como aumento del calentamiento, mal funcionamiento del equipo, formas de onda distorsionadas y reducción de la eficiencia del sistema eléctrico. Los AHF monitorean activamente los armónicos presentes en el sistema y generan corrientes armónicas que se contrarrestan para cancelar la distorsión armónica. Por lo general, se instalan para compensar los armónicos generados por cargas no lineales, como variadores de velocidad, fuentes de alimentación de modo conmutado, rectificadores y otros dispositivos electrónicos.
2. Filtro de potencia activo APF : un APF está diseñado para compensar la potencia reactiva, el factor de potencia y las fluctuaciones de voltaje, además de mitigar los armónicos. La potencia reactiva es la energía que fluye de un lado a otro entre el sistema de energía y las cargas inductivas o capacitivas, consumiendo energía adicional de la red. El factor de potencia es una medida de la eficacia con la que una carga utiliza la energía eléctrica. Un factor de potencia bajo da como resultado un mayor consumo de energía, sanciones por parte de los servicios públicos y un uso ineficiente de la infraestructura eléctrica. Los APF regulan activamente el factor de potencia, compensan la potencia reactiva y manejan las fluctuaciones de voltaje inyectando corrientes de compensación apropiadas en el sistema. A menudo se utilizan en aplicaciones industriales y comerciales para mejorar el factor de potencia, reducir los costos de energía y mejorar el rendimiento general del sistema de energía.

En resumen, si bien tanto los AHF como los APF se utilizan para mejorar la calidad de la energía, los AHF abordan principalmente la distorsión armónica, mientras que los APF abordan múltiples problemas que incluyen la distorsión armónica, la potencia reactiva, el factor de potencia y las fluctuaciones de voltaje. La elección entre los dos depende de los problemas específicos de calidad de la energía en el sistema y de los requisitos de la aplicación.

¿Qué sitios necesitan AHF o APF?

AHF y APF son generalmente beneficiosos en sitios donde hay una distorsión armónica grave (alto THDi) en el sistema eléctrico (red). A continuación se muestran algunos ejemplos de sitios que pueden beneficiarse de la instalación de AHF o APF :

1. Instalaciones industriales: las plantas industriales que utilizan dispositivos electrónicos de potencia, como variadores de frecuencia (VFD), rectificadores y hornos de arco, son propensas a generar armónicos significativos. Estos armónicos pueden causar distorsión de voltaje, mal funcionamiento del equipo y mayores pérdidas de energía. AHF/APF puede ayudar a mitigar estos problemas y garantizar el funcionamiento adecuado de equipos sensibles.
2. Edificios comerciales: los grandes edificios comerciales, incluidos centros comerciales, complejos de oficinas y centros de datos, suelen tener numerosas cargas no lineales, como computadoras, servidores, sistemas de iluminación y unidades HVAC. Estas cargas pueden introducir armónicos en el sistema eléctrico, lo que provoca una disminución de la calidad de la energía, sobrecalentamiento del equipo y mal funcionamiento de los componentes electrónicos sensibles. Los filtros activos APF/AHF pueden ayudar a mantener un suministro de energía limpio y evitar interrupciones.
3. Proyectos de energía renovable: Los proyectos de energía renovable, como sistemas de plantas solares (PV) y parques eólicos, se conectan al sistema eléctrico a través de inversores electrónicos de potencia. Estos inversores pueden inyectar armónicos a la red debido a sus operaciones de conmutación. El filtro AHF/APF se puede utilizar para mitigar estos armónicos y garantizar el cumplimiento de los estándares de calidad eléctrica.
4. Hospitales e instalaciones sanitarias: los hospitales y las instalaciones sanitarias suelen contar con equipos médicos sofisticados que son sensibles a los problemas de calidad de la energía. La distorsión armónica puede afectar la precisión y el rendimiento de los dispositivos médicos, provocando posibles errores en diagnósticos y tratamientos. Active Filter puede ayudar a mantener un suministro de energía estable y proteger equipos de atención médica críticos.

Es importante señalar que la necesidad de filtros activos depende de las características específicas del sistema eléctrico y de la gravedad de la distorsión armónica. Sería necesario un análisis detallado de la calidad de la energía realizado por un ingeniero calificado para determinar la solución más adecuada para un sitio en particular.