فیلتر هارمونیک چیست؟

در سیستم‌های قدرت، هارمونیک‌ها مؤلفه‌هایی با فرکانس متفاوت و بالاتر از فرکانس اصلی شکل موج ولتاژ یا جریان هستند که به عنوان نویز در خط برق در نظر گرفته می‌شوند. هارمونیکها در سیستم قدرت ناخواسته هستند و در اثر عواملی مانند بارهای غیرخطی شبکه برق به وجود می‌آیند.فیلتر های هارمونیکی
اغلب، هارمونیک‌های موجود در سیستم قدرت را می‌توان به دو نوع هارمونیک ولتاژ و هارمونیک جریان دسته‌بندی کرد. حذف هارمونیک‌ها در سیستم‌های قدرت با استفاده از فیلتر هارمونیک بسیار ضروری است، در غیر این صورت، اتصالات موجود برای کنترل بارهای غیرخطی نیاز به طراحی مجدد دارد که عملاً ناممکن است و هزینه‌های بسیار زیادی به همراه خواهد داشت.فیلتر های هارمونیکی
یکی از عوامل اصلی هارمونیک‌های جریان درایوهای سرعت متغیر (VSD) است که بار غیرخطی نامیده می‌شوند. به طور مشابه، هارمونیک ولتاژ به طور کلی به دلیل ایجاد اعوجاج ولتاژ در اثر هارمونیک‌های جریان از طریق امپدانس منبع اتفاق می‌افتد. این مطلب تعریف فیلتر هارمونیک و انواع آن را مرور می‌کنیم.فیلتر های هارمونیکی
فیلتر هارمونیک (Harmonic Filter) دستگاه و تجهیزی برای کاهش هارمونیک‌ها به محدوده قابل قبول طبق استانداردهای موجود در یک سیستم قدرت است. این فیلتر در نقاط استراتژیک مدار عملیاتی برای حذف یا کاهش اعوجاج هارمونیک و تشدید (رزونانس) استفاده می‌شود. به طور کلی، اعوجاج هارمونیک می‌تواند به دلیل اضافه‌جریان داخل و خارج از لوازم خانگی ایجاد شود.فیلتر های هارمونیکی
فیلترهای هارمونیک از هارمونیک‌های زیاد و بدین ترتیب، از آسیب تجهیزات جلوگیری می‌کنند و هزینه‌های عملیاتی را کاهش می‌دهند. بنابراین، از این تجهیزات در صنایع مختلف مانند گرمایش و تهویه هوا، نفت، گاز، معدن، فاضلاب و… برای جلوگیری از آسیب قطعات یا کاهش هزینه مصرف برق مصرف‌کنندگان عمده استفاده می‌شوند.
فیلتر های هارمونیکی

انواع فیلتر هارمونیک

به طور کلی، فیلترهای هارمونیک بر اساس ولتاژ اعمال‌شده، توان نامی، تکفاز یا سه‌فاز بودن و سایر پارامترهای مختلفی که به بار بستگی دارد، به انواع مختلفی دسته‌بندی می‌شوند. این فیلترها تجهیزات بسیار مؤثری هستند که از اتلاف توان ناشی از هارمونیک جلوگیری می‌کنند.
در حالت کلی، دو نوع فیلتر هارمونیک اکتیو و پسیو وجود دارد. تفاوت عمده این دو در اجزا و قطعات مورد استفاده در طراحی فیلتر است. فیلتر هارمونیک اکتیو یا فعال از اجزای اکتیو مانند آی‌سی‌ها (IC)، بی‌جی‌تی‌ها (BJT)، آی‌جی‌بی‌تی‌ها (IGBT) و ماسفت‌ها (MOSFET) استفاده می‌کند، در حالی که فیلتر هارمونیک پسیو یا غیرفعال از قطعات پسیو مختلفی مانند مقاومت‌ها، خازن‌ها و سلف‌ها ساخته می‌شود.فیلتر های هارمونیکی

فیلترهای هارمونیک اکتیو

فیلترهای اکتیو به راحتی می‌توانند هارمونیک‌های خط برق را بدون وابستگی به توان راکتیو فرکانس پایه تغییر دهند. این فیلترها از یک روش بسیار خوب بهره می‌برند که در آن، فیلتر از مؤلفه‌های هارمونیکی که خود تولید کرده استفاده و آن را به خط برق تزریق می‌کند تا هارمونیک‌های غیرضروری را لغو کند.فیلتر های هارمونیکی
در مقایسه با فیلترهای اکتیو، فیلترهای هارمونیک پسیو هارمونیک‌ها را به راحتی در خط برق حذف می‌کنند، اما طراحی آن‌ها دشوارتر است. زیرا طراح باید این فیلترها را بر اساس الزامات توان راکتیو برای بار طراحی کند. بنابراین، در آن شرایط طراحی فیلتر پسیو آسان نیست و باعث عملکرد ضعیف برای شرایط بار خاص می‌شود.فیلتر های هارمونیکی