Electrical sizing and test campaign on Active Harmonic Filter for high power Schneider electric cooling devices

Since many cooling devices have inverter driven components like compressors, fans and pumps, it’s fundamental to consider the repercussion that they have on the electrical grid. The most suitable solution to power quality problems for outdoor chiller's case is the introduction of an active harmonic filter directly into the machine. This device can compensate all the primary power quality problems with no additional active power absorption respect to the cooling machine itself. Since the AHF’s technology developed is various, this paper will investigate all the AHFs available on the market in order to find the better filter device for a Schneider Electric’s solution prototype and which configuration of the filter is more effective on the depletion of the harmonics and DPF compensation. Preliminary studies on the THD produced by Schneider Electric’s cooling machines will be made in order to have a more precise knowledge of the phenomenon and to make an accurate design of the AHF that will be mounted into them. For the machines onto which the test won’t be possible, a software simulator by Schneider Electric will provide the THDi data. Finally, a BCE (chiller type) and a FWCV (CRAC type), with one properly sized AHF each, are tested into the Uniflair SPA facility. The aim of these tests is to show that the AHF's compensation can reduce the THDi below 5% in the widest range possible defined by the CT's accuracy. A 3% series reactance will improve the filter regulation at low load conditions.

Ogni qualvolta in un circuito frigorifero si abbiano dispositivi comandati da inverter quali compressori, ventilatori o pompe, è fondamentale considerare quali siano le ripercussioni che questi hanno sulla rete elettrica. La soluzione più adatta a risolvere le problematiche ad essi correlati, nel caso di chiller da esterno, consiste nell'introduzione di un filtro armonico attivo (AHF) direttamente nel circuito elettrico della macchina. Tale dispositivo è in grado di compensare tutti i principali problemi di Power Quality senza aumentare l'assorbimento di potenza attiva della macchina e quindi la sua taglia. Considerando che le tipologie di filtro attivo presenti sul mercato sono molteplici, in questo articolo si andranno ad investigare tutte le opzioni offerte dallo stesso, andando ad individuare quella più idonea al fine di ridurre il contenuto armonico della corrente assorbita da rete e ottenere la correzione del Power factor desiderata. In una prima fase verrano effettuati degli studi preliminari sul THD generato da condizionatori e chiller, prodotti da Schneider Electric SPA, così da effettuare un dimensionamento puntuale dei filtri attivi che ivi andranno situati. Nel caso di macchine refrigeranti per le quali i suddetti test non fossero possibili, si andrà ad utilizzare un software di simulazione by Schneider Electric che permetterà di avere comunque indicazioni sul THD potenzialmente misurabile. Infine verranno realizzati dei test empirici su un BCE (chiller) e un FWCV (CRAC), ciascuno con un proprio AHF opportunamente dimensionato. Lo scopo dei test è di dimostrare che il filtro attivo riesce a ridurre effettivamente il THDi al di sotto del 5% nel più ampio range operativo possibile. Una reattanza al 3% in serie ai ventilatori andrà a migliorare l'efficienza della compensazione anche a basso carico.