Supraharmonics - A Power Quality Problem

Introdução

Harmônicos são matematicamente definidos como componentes de frequência múltipla inteira de uma frequência fundamental, que pode ser expressa utilizando o método das séries de Fourier. Na qualidade da energia, a frequência do sistema de energia (50 ou 60 Hz) é usada como frequência fundamental e o número inteiro múltiplo (até 40º) da frequência fundamental são definidos como harmônicos.

Para análise harmônica, os limites clássicos para ordens harmônicas definidas pelas normas e implementadas em analisadores de qualidade de energia são os 40º (ou 50º) harmônico. Para um sistema de 50 Hz, isso sginifica 2 kHz e 2,5 kHz, respectivamente, e as frequências correspondentes para um sistema de 60 Hz são 2,4 kHz e 3 kHz.

O termo Supra-harmônico (Supraharmonic) foi introduzido pela primeira vez no IEEE PES General 2013 Meeting [1]. Usar o termo harmônico junto com um prefixo já é comum prática no campo da qualidade de energia. O termo "inter-harmônicos" refere-se a componentes de frequência que ficam fora dos harmônicos, isto é, múltiplos não inteiros da frequência fundamental. O termo "sub-harmônicos" é usado para frequência componentes abaixo da frequência fundamental. Adicionando o prefixo supra, tem como objetivo descrever componentes na frequência de 2 a 150 kHz no campo qualidade de energia.

Fontes de Supra-Harmônicos

As duas principais fontes supra-harmônicas, que foram identificadas, são conversores de eletrônica de potência com chaveamento ativo ou passivo (emissão não intencional) e transmissores de comunicação em linhas de transmissão (emissão intencional).

 Alguns produtos foram projetados para satisfazer as emissões limites nas frequências harmônicas, mas ao invés disso, aumentou as emissões em frequências. Alguns exemplos de dispositivos que emitem supraharmonics estão listados abaixo:

• Conversores de porte Industrial (9 - 150 kHz);
• Lâmpadas de rua (acima de 20 kHz);
• Carregadores de EV (15 - 100 kHz);
• Inversores de PV (4 - 20 kHz);
• Dispositivos Domésticos (2 - 150 kHz);
• Power Line Communicaiton (PLC), AMR (9 - 95 kHz).

As Fig. 1 e Fig. 2 [2] mostram exemplos de correntes com emissões de supra-harmônicos de dispositivos domésticos com seus espectrograma, "TV LCD" e "IMPRESSORA LASER" respectivamente.

Fig.1

Fig.2

Referências

[1] IEC 61000-4-19 ed1.0, "Electromagnetic compatibility (EMC) - part 4-19: Testing and measurement techniques - test for immunity to conducted, differential mode disturbances and signaling in the frequency range 2 kHz to 150 kHz at a.c. powr ports," March 2014.

[2] T. Yalcin, M. Özdemir, P. Kostyla and Z. Leonowicz, "Analysis of supra-harmonics in smart grids," 2017 IEEE International Conference on Environment and Electrical Engineering and 2017 IEEE Industrial and Commercial Power Systems Europe (EEEIC / I&CPS Europe), Milan, 2017, pp. 1-4.

*Propagation of Supraharmonics in the Low Voltage Grid 2 to 150 kHz SARAH RÖNNBERG, MATH BOLLEN ISBN 978-91-7673-461-2 | © Energiforsk December 2017