¿Cuáles son los efectos de los armónicos en los cargadores inversores bidireccionales?

Con el rápido desarrollo de la energía renovable y la tecnología de vehículos eléctricos, el campo de aplicación del cargador inversor bidireccional ( Cargador inversor bidireccional ) como dispositivo clave que conecta la fuente de alimentación y la carga está en constante expansión. Sin embargo, el problema armónico resultante ha ido surgiendo gradualmente, planteando graves desafíos a la estabilidad del sistema eléctrico y a la fiabilidad de los equipos.

Definición y causa de los armónicos
Los armónicos se refieren a formas de onda de corriente o voltaje en el sistema de energía con frecuencias que son múltiplos enteros de la frecuencia fundamental, generalmente 50 Hz o 60 Hz. Los componentes armónicos incluyen varias frecuencias superiores a la frecuencia fundamental, como 2 veces (100 Hz o 120 Hz), 3 veces (150 Hz o 180 Hz), etc. La generación de armónicos está estrechamente relacionada con las características de funcionamiento de cargas no lineales y dispositivos de conmutación. En el proceso de conversión de CC a CA del cargador inversor bidireccional, debido a las características de su operación de conmutación, a menudo se introducen armónicos, lo que afecta el rendimiento general del sistema.

Impacto de los armónicos en los equipos
Sobrecalentamiento del equipo: Los armónicos pueden causar calor adicional dentro del equipo, especialmente en equipos como transformadores y motores. El aumento de los componentes armónicos aumentará el valor efectivo de la corriente, lo que hará que el equipo genere más calor de lo normal durante el funcionamiento, lo que no solo acorta la vida útil del equipo, sino que también puede provocar riesgos de seguridad.
Mayor pérdida de energía: la corriente adicional causada por los armónicos aumentará el calentamiento del cable, lo que resultará en una transmisión de energía ineficaz y pérdidas adicionales. Este fenómeno no sólo reduce la eficiencia general del sistema, sino que también puede provocar un aumento significativo de los costos de la electricidad, lo que genera cargas económicas para las empresas.
Fallo de equipos eléctricos: los armónicos de alto orden pueden causar fallas en los equipos eléctricos, especialmente en equipos clave como motores y transformadores. La presencia de armónicos causará vibración y ruido en el equipo, aumentará el desgaste mecánico y puede causar fallas prematuras del equipo, generando costos de tiempo de inactividad innecesarios para las operaciones corporativas.
Reducción de la duración de la batería: en los cargadores inversores bidireccionales, el sistema de gestión de la batería (BMS) debe gestionar eficazmente los armónicos durante la carga y la descarga. Si el nivel de armónicos es demasiado alto, el proceso de carga y descarga de la batería se volverá inestable, lo que afectará el ciclo de vida de la batería y el rendimiento general.

Impacto de los armónicos en la calidad de la energía.
Distorsión de la forma de onda de voltaje: la presencia de armónicos provocará una distorsión de la forma de onda de voltaje, lo que afectará la calidad de la energía. La distorsión de la forma de onda del voltaje puede hacer que el equipo no funcione correctamente, especialmente en el caso de equipos sensibles (como computadoras, equipos médicos, etc.), lo que puede causar pérdida de datos o fallas en el equipo.
Distorsión armónica total (THD): la presencia de armónicos hará que aumente el índice de distorsión armónica total (THD). THD es un parámetro importante para medir la distorsión de las formas de onda de voltaje o corriente. Valores de THD demasiado altos no sólo afectarán la calidad de la energía, sino que también pueden interferir con el funcionamiento normal del equipo.
Estabilidad de la red: El aumento de armónicos puede tener un impacto negativo en la estabilidad de la red. Los armónicos pueden provocar oscilaciones en la red e incluso pueden provocar fallos en la red y cortes de energía. En el caso de una conexión a red a gran escala, el impacto de los armónicos es particularmente evidente, lo que puede reducir la seguridad general del sistema.