Un filtro activo de armónicos (AHF) es un compensador electrónico de potencia conectado en paralelo que mejora la calidad de la energía cancelando la corriente armónica y ajustando la potencia reactiva en tiempo real. A diferencia de una trampa LC pasiva, se adapta a la carga cambiante y evita la resonancia con la impedancia del sistema. Este artículo recorre el principio desde la detección hasta la inyección y explica por qué la elección del semiconductor (IGBT vs SiC) fija el techo de rendimiento.
Qué hace un AHF
El AHF se conecta en paralelo al bus distorsionado y mide continuamente la corriente de carga. Calcula la corriente de compensación —igual en magnitud, opuesta en fase al contenido armónico y reactivo no deseado— e la inyecta, dejando a la fuente una cuasi-sinusoide y un alto factor de potencia.
El principio, paso a paso
1. Detección y separación de armónicos. Sensores de corriente de alta precisión (efecto Hall, hasta ~50 órdenes armónicos) muestrean la corriente de carga en tiempo real. La señal se descompone de dos formas: la teoría de potencia reactiva instantánea (p–q) transforma la corriente trifásica en componentes real e imaginaria, mientras la FFT extrae amplitud y fase de cada armónico. El resultado es un comando de corriente de referencia igual en amplitud y opuesto en fase —el "armónico inverso".
2. Generación de la corriente de compensación. El núcleo es un inversor de fuente de voltaje (VSI) basado en dispositivos de conmutación de alta frecuencia (IGBT o SiC). Inyecta la corriente de compensación, que se combina con la corriente armónica original y la cancela.
3. Compensación de potencia reactiva. El mismo inversor aporta corriente adelantada o atrasada para contrarrestar el componente reactivo de la carga, elevando el FP hacia la unidad (objetivo CHITEK LV AHF/SVG: 0.99+).
4. Control en lazo cerrado y estabilidad. Se monitoriza la corriente de red compensada y se compara con la referencia; se ajusta la salida del inversor para mantener la precisión.
5. Anti-resonancia y adaptabilidad. El control activo evita formar circuitos resonantes con la impedancia de red, maneja armónicos de banda ancha (3, 5, 7, órdenes altos) y admite múltiples unidades en paralelo para compensación distribuida.
La ley de compensación
i_c* = i_L − i_s(fundamental)
Sintetizada por un puente que conmuta a 15–20 kHz, la corrección sigue en < 1 ms y reduce el THDi de 30%+ a < 5% en los órdenes 5.º a 25.º simultáneamente —siguiendo la carga según varía. Sin tratar, el THDi en una carga no lineal suele estar entre 8% y 30%, frente al límite IEEE 519 de THDi < 5% en el PCC.
El cuello de botella del semiconductor: IGBT vs SiC
IGBT: unión limitada cerca de 150°C, frecuencia de conmutación típicamente menor a 20 kHz.
SiC MOSFET: banda prohibida 3,26 eV vs 1,12 eV, unión 200°C, campo de ruptura ~10×, frecuencia de conmutación 2–3×, pérdida de conmutación ~50% menor. SiC amplía el ancho de banda de cancelación (maneja orden 13 y superiores), reduce el gabinete y funciona más frío —la dirección sobre la que CHITEK construye su plataforma LV AHF.
Lista de despliegue ingenieril
1. Medir en el PCC con un analizador de calidad durante un ciclo completo.
2. Ubicar el AHF en la fuente —en el alimentador del集群 no lineal.
3. Auditar bancos de condensadores por resonancia antes de la puesta en marcha.
4. Dimensionar según TDD medido referido a la demanda pico.
5. Dejar margen (15–25%) para variadores adicionales.
En conclusión
Un AHF es un bucle medición→cálculo→inyección que cancela la distorsión dinámicamente y sin resonancia. El principio es constante; el conmutador decide el ancho de banda y el volumen. Las plataformas LV AHF de CHITEK se construyen sobre esta ruta de actualización IGBT→SiC, especificadas a partir de una medición real.
¿Qué órdenes armónicos está cancelando realmente su AHF —y su conmutador, está calificado para el más alto de su bus?
Equipo Técnico CHITEK
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