با توسعه سریع انرژی های تجدیدپذیر و فناوری وسایل نقلیه الکتریکی، زمینه کاربرد شارژر اینورتر دو طرفه ( شارژر اینورتر دو جهته ) به عنوان یک وسیله کلیدی اتصال منبع تغذیه و بار به طور مداوم در حال گسترش است. با این حال، مشکل هارمونیک متعاقب آن به تدریج پدیدار شد و چالش های شدیدی را برای پایداری سیستم قدرت و قابلیت اطمینان تجهیزات ایجاد کرد.
تعریف و علت هارمونیک
هارمونیک ها به شکل موج های جریان یا ولتاژ در سیستم قدرت با فرکانس هایی اطلاق می شود که مضرب های صحیح فرکانس اصلی هستند، معمولاً 50 هرتز یا 60 هرتز. اجزای هارمونیک شامل فرکانس های مختلف بالاتر از فرکانس اصلی است، مانند 2 بار (100 هرتز یا 120 هرتز)، 3 بار (150 هرتز یا 180 هرتز) و غیره. در فرآیند تبدیل شارژر اینورتر دو طرفه DC به AC، به دلیل ویژگی های عملکرد سوئیچینگ آن، اغلب هارمونیک ها معرفی می شوند، بنابراین بر عملکرد کلی سیستم تأثیر می گذارند.
تاثیر هارمونیک ها بر تجهیزات
گرمای بیش از حد تجهیزات: هارمونیک ها می توانند باعث ایجاد گرمای اضافی در داخل تجهیزات بخصوص در تجهیزاتی مانند ترانسفورماتورها و موتورها شوند. افزایش اجزای هارمونیک مقدار موثر جریان را افزایش می دهد و باعث می شود که تجهیزات در حین کار گرمای بیشتری نسبت به حالت عادی تولید کنند که نه تنها عمر مفید تجهیزات را کوتاه می کند، بلکه ممکن است خطرات ایمنی را نیز به همراه داشته باشد.
افزایش تلفات برق: جریان اضافی ناشی از هارمونیک باعث افزایش گرمایش سیم می شود و در نتیجه انتقال انرژی بی اثر و تلفات اضافی ایجاد می شود. این پدیده نه تنها بازده کلی سیستم را کاهش می دهد، بلکه ممکن است باعث افزایش قابل توجه هزینه های برق شود و بار اقتصادی را برای شرکت ها به همراه داشته باشد.
خرابی تجهیزات الکتریکی: هارمونیک های مرتبه بالا ممکن است باعث خرابی تجهیزات الکتریکی، به ویژه در تجهیزات کلیدی مانند موتورها و ترانسفورماتورها شوند. وجود هارمونیک باعث ایجاد لرزش و نویز در تجهیزات، افزایش سایش مکانیکی و ممکن است باعث خرابی زودهنگام تجهیزات شود و هزینه های غیرضروری از کار افتادگی را برای عملیات شرکت به همراه داشته باشد.
عمر باتری کوتاه شده: در شارژرهای اینورتر دو طرفه، سیستم مدیریت باتری (BMS) باید به طور موثر هارمونیک ها را در طول شارژ و دشارژ کنترل کند. اگر سطح هارمونیک بیش از حد بالا باشد، فرآیند شارژ و دشارژ باتری ناپایدار می شود که بر عمر چرخه باتری و عملکرد کلی تأثیر می گذارد.
تاثیر هارمونیک ها بر کیفیت توان
اعوجاج شکل موج ولتاژ: وجود هارمونیک ها باعث اعوجاج شکل موج ولتاژ می شود که بر کیفیت توان تاثیر می گذارد. اعوجاج شکل موج ولتاژ ممکن است باعث شود که تجهیزات به درستی کار نکنند، به خصوص برای تجهیزات حساس (مانند رایانه، تجهیزات پزشکی و غیره)، که ممکن است باعث از بین رفتن اطلاعات یا خرابی تجهیزات شود.
اعوجاج هارمونیک کل (THD): وجود هارمونیک ها باعث افزایش شاخص اعوجاج هارمونیک کل (THD) می شود. THD یک پارامتر مهم برای اندازه گیری اعوجاج شکل موج ولتاژ یا جریان است. مقادیر بسیار بالای THD نه تنها بر کیفیت قدرت تأثیر می گذارد، بلکه ممکن است در عملکرد عادی تجهیزات نیز اختلال ایجاد کند.
پایداری شبکه: افزایش هارمونیک ها ممکن است تاثیر منفی بر پایداری شبکه داشته باشد. هارمونیک ها می توانند باعث نوسانات در شبکه شوند و حتی ممکن است باعث خرابی شبکه و قطع برق شوند. در مورد اتصال شبکه در مقیاس بزرگ، تاثیر هارمونیک ها به ویژه مشهود است که ممکن است ایمنی کلی سیستم را کاهش دهد.
