Oberschwingungen werden in HGÜ-Systemen (Hochspannungs-Gleichstrom) hauptsächlich durch den Einsatz leistungselektronischer Geräte wie Konverter und Wechselrichter erzeugt. Diese Geräte wandeln durch Schaltvorgänge Wechselstrom (Wechselstrom) in Gleichstrom und umgekehrt um, wodurch naturgemäß Oberschwingungen entstehen. Der Prozess der Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom oder Gleichstrom in Wechselstrom erfordert ein schnelles Umschalten von Strömen und Spannungen, was zu nicht-sinusförmigen Wellenformen führt. Diese Wellenformen enthalten Oberwellen, die die ideale Sinuswelle des elektrischen Stroms verzerren können.
Oberwellen entstehen aufgrund der nichtlinearen Eigenschaften elektrischer Geräte und Schaltkreise. Wenn elektrische Ströme durch nichtlineare Lasten wie Gleichrichter, Wechselrichter oder andere leistungselektronische Geräte fließen, erzeugen sie verzerrte Wellenformen. Diese Verzerrungen führen zur Erzeugung von Harmonischen, die ganzzahlige Vielfache der Grundfrequenz des elektrischen Systems sind. Die Nichtlinearität dieser Geräte führt dazu, dass die Strom- und Spannungswellenformen von der idealen Sinusform abweichen.
Oberwellen werden durch Schaltvorgänge in leistungselektronischen Geräten und nichtlinearen Lasten erzeugt. In einem HGÜ-System umfasst der Prozess der Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom den Einsatz von Thyristoren oder Transistoren, die sich schnell ein- und ausschalten und so Hochfrequenzkomponenten in der Stromwellenform erzeugen. Diese Hochfrequenzkomponenten verursachen harmonische Verzerrungen. Darüber hinaus kann die Wechselwirkung zwischen verschiedenen Harmonischen und Systemimpedanzen zu einer zusätzlichen Erzeugung und Verstärkung harmonischer Frequenzen führen.
Das HGÜ-System wandelt Wechselstrom in Gleichstrom um, um eine effiziente Energieübertragung über große Entfernungen zu ermöglichen, und wandelt ihn dann am Empfangsende wieder in Wechselstrom um. Das System verwendet Gleichrichter, um Wechselstrom in Gleichstrom umzuwandeln, und Wechselrichter, um Gleichstrom wieder in Wechselstrom umzuwandeln. Die HGÜ-Technologie ermöglicht eine effiziente Übertragung elektrischer Energie über große Entfernungen mit reduzierten Verlusten. Der Umwandlungsprozess umfasst leistungselektronische Geräte, die Oberschwingungen in das System einbringen können.
Oberschwingungen wirken sich auf das elektrische System aus, indem sie verschiedene Probleme verursachen. Sie können zu einer erhöhten Erwärmung elektrischer Geräte, einer verringerten Effizienz und einer möglichen Beschädigung empfindlicher Komponenten führen. Oberschwingungen können auch Störungen in Kommunikationssystemen verursachen, zusätzliche Verluste in elektrischen Systemen verursachen und zu einer schlechten Stromqualität führen. Im Extremfall können Oberwellen Resonanzphänomene verursachen, die Geräte beschädigen und die Systemstabilität beeinträchtigen können. Die Beherrschung und Minderung von Oberschwingungen ist für die Aufrechterhaltung der Zuverlässigkeit und Effizienz von Energiesystemen von entscheidender Bedeutung.
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