Las cargas no lineales, como los equipos industriales, equipos de oficina y hasta UPS pueden producir armónicos. Una forma de estabilizar la red eléctrica cuando se presentan armónicos es instalando un Filtro de Armónicos Activo, también conocido como AHF por sus siglas en inglés. A continuación, detallamos todo lo que necesita saber para entender el funcionamiento de estos equipos.

¿Por qué es importante mantener el sistema eléctrico libre de armónicos?

Antes de pasar al filtro de armónicos activo, debe saber que las corrientes armónicas más altas pueden conducir al hinchamiento interno de condensadores, derrames de aceite y riesgo de incendio, descarga severa, descargas disruptivas y sobrecalentamiento, lo que a su vez provocaría sobrecorriente y sobretensión, acelerando el envejecimiento del dieléctrico de los condensadores, menores niveles de seguridad de las instalaciones y, por consecuencia, pérdidas financieras innecesarias.

Los órdenes de armónicos más altos causan una distorsión grave en la tensión y la corriente de la red, lo que aumenta las pérdidas de cobre y hierro del transformador o puede ocasionar el desequilibrio de carga.

En general, las corrientes armónicas afectan la eficiencia de los equipos y ocupan una capacidad de red innecesaria.

Principio de funcionamiento del filtro de armónicos

Pues bien, ya sabemos que un filtro de armónicos hace justamente lo que su nombre indica, filtrar corrientes armónicas para mantener estable un sistema eléctrico. Así que la verdadera pregunta es ¿cómo lo hace?

El CT (Transformador de corriente) externo detecta la corriente de carga, el DSP como CPU tiene una aritmética de control lógico avanzada, la cual rastrea rápidamente la corriente de instrucción, divide la corriente de carga en potencia activa y potencia reactiva mediante el uso de una FFT (Transformada rápida de Fourier) inteligente y calcula el contenido armónico de forma rápida y precisa.

Una vez hecho esto, el FFT envía la señal PWM a la placa del controlador del transistor IGBT interno para controlar el encendido y apagado del IGBT a una frecuencia de 20 KHZ.

Finalmente, genera una corriente de compensación de fase opuesta sobre la inducción del inversor, mientras que al mismo tiempo el CT también detecta la corriente de salida y la retroalimentación negativa va al DSP (Procesador de señales digitales). Luego, el DSP procede al siguiente control lógico para lograr un sistema más preciso y estable.

¿Cuáles son los componentes de un filtro de armónicos activo?

Para lograr todo el funcionamiento anteriormente descrito, un Filtro de Armónicos Activo generalmente está compuesto por:

• Capacitor DC Bus (1): Almacenamiento de rectificador de CA a CC.
• Transistor IGBT (2): Controlado por el algoritmo del software DSP, la selección de tiempo de encendido y apagado y la longitud podrían controlar el inversor para generar una corriente armónica.
  El IGBT genera ondas cuadradas, su contorno es como una sinusoide.
• Inducción del inversor (3): la onda cuadrada se convertirá en una onda triangular, que es más como una sinusoide después de la inducción sobre el inversor.
• Circuito LC filtro (4): filtra las impurezas del armónico. El resto de armónicos de alta frecuencia es filtrado por el inductor de alta frecuencia.
• Inductor de alta frecuencia (5): usado para el filtrado. La combinación del circuito de filtro LC y el inductor de alta frecuencia se denomina circuito de filtro LCL.

Sus características principales y beneficios

Tomando el filtro de armónicos activo de Sinexcel, podemos destacar los siguientes beneficios:

• Diseño modular: diseño ultracompacto, instalación en pared y en rack, fácil de usar en salas de conmutación nuevas o existentes mejoradas.
  Estructura del módulo con la más alta confiabilidad del sistema.
  3P4W y 3P3W adaptados por los mismos módulos, misma capacidad de mitigación de armónicos.
• FFT inteligente: el algoritmo FFT inteligente y único estudia automáticamente la impedancia del sistema eléctrico, para evitar que el sistema resuene, brindando alta confiabilidad al sistema.
  Además, ofrece monitorización y gestión de resonancia del sistema eléctrico en tiempo real.
• Interfaz gráfica de usuario: El equipo cuenta con un módulo HMI de 4,3 pulgadas y un armario HMI central de 7 pulgadas.
  Muestra el voltaje, corriente, frecuencia del sistema eléctrico, antes y después de THDi, potencia aparente/reactiva/activa, etc.
  Muestra la forma de onda antes y después de la corriente armónica, así podrás tener el espectro en la misma página con una comparación clara.
• Diseño libre de mantenimiento: Los componentes electrónicos separados ayudan a tener un flujo de aire libre de polvo.

En conclusión

Las corrientes armónicas generan sobrecalentamiento de equipos, acortamiento de la vida útil y gastos inesperados. Una forma de solucionar estos problemas es implementando un AHF (Active Harmonic Filter).

Si necesita instalar un filtro de armónicos activo, o necesita asesoría sobre el control de armónicos, puede contactarnos y con gusto le ayudaremos.