MaxSine -aktiivisuodattimen käyttöönotto

Abstract

Sähkönsiirto on tärkeä osa nykyaikaisen yhteiskunnan toimivuudesta. Vaikka suurin osa sähköverkoissa siirretystä jännitteestä on sinimuotoista, sähköverkkojen virta ei useinkaan ole. Suurin osa nykyaikaisista laitteista kuormittaa sähköverkkoa epäsinimäisellä kuormituksella, jossa virran muoto poikkeaa suuresti verkkojännitteestä. Yliaaltosisällön aiheuttamat ongelmat, kuten siirtohäviöt, kasvavat jokaisesta verkkoon kytketystä epäsinimäisestä kuormituksesta. Näinollen ei tule yllätyksenä, että vaatimukset yliaaltojen suodattamiselle ovat jatkuvassa kasvussa. Yliaaltoja voidaan suodattaa passiivisilla suodattimilla eli imupiireillä tai aktiivisilla yliaaltosuodattimilla.

Tutkimus- ja opetuslaboratorio Technobothnia on saanut juuri käyttöönsä yhden esimerkin tavoista ratkaista ongelma, MaxSine yliaaltojen aktiivisuodattimen. Tämän opinnäytetyön tarkoitus on suorittaa arviointi yliaaltojen aktiivisuodattimen toiminnasta laboratorioympäristössä. Testisarjoja suoritettiin useampia. Suodatinta testattiin laajasti Technobothnian laitteistojen kanssa. Raskasta käyttöä, kuten valokaariuunin virran suodattamista, ei kuitenkaan testattu, koska Technobothnialla ei ole tarvittavan massiivista teollisuuslaitteistoa.

Testitulokset olivat myönteisiä. MaxSine yliaaltojen aktiivisuodattimella pystytään havainnollistamaan hyvin verkossa tapahtuvaa yliaaltojen suodatusta ja loistehon kompensointia. Myös muutamiin ongelmatilanteisiin törmättiin. Luotettavuuden kanssa on ajoittaisia ongelmia, kun laitteistoa käynnistetään, mutta suurimman osan ajasta suodatin toimii täydellisesti. Vaikuttaa siltä, että monimutkaisilla kytkennöillä törmätään ajoittain monimutkaisiin ongelmiin. Kaiken kaikkiaan suodattimen suorituskyky todisti MaxSine yliaaltojen aktiivisuodattimen olevan hyödyllinen lisä Tutkimus- ja opetuslaboratorio Technobothnian laitteistoon.

Power distribution is a vital element in the modern day society. Altough most of the alternative voltage transferred in the distribution networks is sine based transferred current in many cases is not. Problems caused by the harmonics, such as transfer losses, grow with every load that is plugged to the distribution network. Therefore it is not suprising that demands for the filtering of the harmonic content are ever increasing. Applications to counter harmonics vary from the passive filtering and scaling of the network to withstand harmonic content to active filteration.

Technobothnia Education and Research Center has recently acquired one example of the solutions in the hand, the MaxSine Active Harmonic Filter. The purpose of this thesis was to make evaluation of the Active Harmonic Filter in the use in the laboratory environment. Several series of measurments were performed. The Filter was tested widely according to the propertional machinery of the Technobothnia. Behavior of the filter in heavy use such as filtering of the current of electric arc furnace were left open as the Technobothnia does not own any high end industrial equipement.

Results of the experimented use were positive. MaxSine Active Harmonic Filter is quite clearly capable of demonstrating active filtering of the current in industrial use. Few problems were also met. Some random issues with reliability were met at the system startup but most of the time the filter operates perfectly. Seems like complex loads tend to make complex problems. Overall performance of the filter proves MaxSine Active Harmonic Filter to be one more valuable asset to the Technobothnia Education and Research Center.