مرشح توافقي نشط

مقدمة المنتج

وفقًا لمتطلبات معيار IEEE 519، يجب أن يكون معدل التشوه التوافقي الكلي (THD) أقل من 5%؛ استخدم AHF لتغطية تعويض التوافقيات من الرتبة 2 إلى 50 لتلبية معيار IEEE 519.

يستخدم AHF محول تيار خارجي (CT) للكشف عن التيار أو تيار الحمل في الوقت الفعلي. يعتمد AHF على طوبولوجيا ثلاثية المستويات. يقوم متحكم DSP+FPGA باستخراج موجة التيار الجيبية الأساسية وكل تيار توافقي للحمل من خلال تحويل فورييه السريع، والحصول على بيانات القدرة الفعالة والقدرة غير الفعالة والتسلسل العكسي من خلال الإحداثيات الدوارة dq. بعد ذلك، يقوم محول طاقة IGBT بتوليد تيار تعويضي بنفس سعة الموجة التوافقية ولكن بقطبية معاكسة (توافقي، غير فعال، غير متوازن)، ويتم حقن التيار التعويضي في الشبكة لتحقيق وظيفة تحسين جودة الطاقة على جانب شبكة الطاقة لإزالة التوافقيات في النظام.

مخطط مبدأ التحكم في AHF

طوبولوجيا نظام AHF (هيكل NPC ثلاثي المستويات)

مخطط مبدأ تشغيل AHF

قائمة المعايير الفنية لـ AHF

البيانات والمواصفات الفنية
الجهد المقنن (فولت)	400V	480V	690V
السعة المقننة (أمبير)	30A 50A 75A 100A 150A	30A 50A 75A 100A 150A	100A 150A
تردد التشغيل	50/60Hz±10%(45~66Hz)
طوبولوجيا الدائرة	ثلاثي المستويات NPC
وضع التعويض	التعويض التوافقي، التعويض غير الفعال، تعويض عدم توازن الحمل ثلاثي الطور
قدرة الترشيح التوافقي	أفضل من 95% عند الحمل المقنن
نطاق الترشيح	التوافقيات ذات الرتب الفردية من 2 إلى 51 (تعويض انتقائي أو كامل)
موقع تركيب CT	جانب الشبكة/الحمل
طريقة تركيب CT	حلقة مفتوحة أو حلقة مغلقة (يوصى بالحلقة المفتوحة للتشغيل المتوازي)
نظام الأسلاك	ثلاثي الطور بثلاثة أسلاك / ثلاثي الطور بأربعة أسلاك
عدد الآلات المتوازية	≤20 (يمكن للوحة تحكم واحدة التحكم في ما يصل إلى 8 وحدات)
التكرارية	يمكن لأي وحدة AHF العمل بشكل مستقل
معدل تقليل التوافقيات	≥95% (لتشوهات الرتب التوافقية النموذجية)
أداء الترشيح	عادةً ما يكون أداء الترشيح THDi ≤ 5% عند الحمل المقنن (حتى في ظل أقسى الأحمال).
سعة التحميل الزائد	يمكن أن يعمل بشكل مستمر عند 110% من التيار المقنن ولمدة دقيقة واحدة عند 120% من التيار المقنن
معامل القدرة المستهدف	قابل للتعديل من -1.0 إلى +1.0
تأثير موازنة الحمل ثلاثي الطور	≤5%، تخفيف التسلسل العكسي والصفري
سعة ترشيح المحايد	3 أضعاف تيار الترشيح المقنن (في حالة جهاز 4 أسلاك)
تردد التبديل/التحكم	20kHz
وقت الاستجابة للسعة الكاملة	≤5ms
حد التيار الناتج	يتم تحديده تلقائيًا ضمن 100% من السعة المقننة للإخراج
خوارزمية التحكم	FFT ذكي، خوارزمية تحكم تكيفية ذاتية
وحدة التحكم	DSP+FPGA
الحماية	حماية الأجهزة (IGBT ERR)، حماية البرامج (OV OC OF OL…)
واجهة الاتصال	RS485 و CAN
واجهة المستخدم البشرية	شاشة خارجية 7 بوصة / بدون شاشة / شاشة 1.8 بوصة / (اختياري)
بروتوكولات الاتصال	يدعم الإعداد الافتراضي للمصنع بروتوكول الاتصال عن بعد Modbus؛ تستخدم واجهة الاتصال RS485 و CAN bus، وتدعم تشغيل تطبيق الهاتف المحمول (اختياري).
الضوضاء	<60db (<45db أثناء التشغيل بسرعة منخفضة)
طريقة التركيب	وحدة مدمجة (رف)، مثبت على الحائط، قائم بذاته
مستوى الحماية	IP20
طريقة التبريد	مراوح PWM ذكية للتبريد الهوائي مع تنظيم السرعة
اللون	RAL7035, RAL9005, ألوان مخصصة
درجة الحرارة المحيطة	-25~55℃
الرطوبة النسبية	الحد الأقصى 95%، بدون تكاثف
ارتفاع التركيب عن مستوى سطح البحر	≤3000 عند السعة المقننة؛ تقليل السعة بشكل مناسب إذا كان > 3000 (تخفيض 1% لكل 100 متر)
المؤهلات	تقرير الاختبار
معايير التنفيذ	IEEE 519

ضرر التوافقيات وأسبابها (المراجع: Fuji Electric)

هناك العديد من الأجهزة الكهربائية التي لها خصائص تشغيل غير خطية حتى عندما يكون الجهد المطبق جيبيًا بطبيعته، فإن التيار المسحوب بواسطة الجهاز يكون غير جيبي بطبيعته. تخلق هذه الأجهزة غير الخطية المستخدمة في دوائر توزيع الطاقة تيارات غير خطية والتي تسبب بدورها تشوهات في الجهد. يشار إلى هذه التيارات والفولتية غير الخطية عمومًا باسم التيارات والفولتية التوافقية. إذا تم تجاهل هذه التوافقيات أو عدم اكتشافها، فقد تتسبب في ظروف رنين توافقي، مما قد يؤدي إلى مشاكل تشغيلية في النظام تؤدي إلى شكاوى من العملاء وتقليل عمر معدات الطاقة بالإضافة إلى انخفاض الكفاءة والأداء. يمكن أن تسبب التيارات والفولتية التوافقية العديد من الآثار غير المواتية على نظام الطاقة نفسه والأحمال المتصلة. يعد عطل المعدات الإلكترونية، وفشل المكثفات، وارتفاع درجة حرارة المحول والموصل المحايد، والتسخين المفرط في الآلات الدوارة بعضًا من هذه الآثار.

كيف يعمل AHF؟ (المراجع: Eaton)

تأتي التوافقيات من الحمل غير الخطي. المرشحات التوافقية النشطة، والتي تسمى أيضًا وحدات تصحيح التوافقيات، هي أجهزة متوازية تعمل مثل نظام إلغاء الضوضاء وتحقق ترددات متساوية ومعاكسة لتخفيف التوافقيات. يمكن للمرشحات أيضًا توفير تيار إضافي لتصحيح معامل القدرة. لذا، فإن ما يتبقى قادمًا من المصدر متدفقًا إلى المرافق هو فقط تيار نظيف وجيد ومتوافق في الطور.

على سبيل المثال، إذا قمنا بتشغيل أربعة محركات تردد متغيرة ذات 6 نبضات في نفس الوقت، فلدينا طيف توافقي من التوافقيات الخامسة والسابعة والحادية عشرة والثالثة عشرة. سيظهر شكل الموجة كمية كبيرة من التيار التوافقي في التشوه التوافقي الكلي. عند تشغيل المرشح التوافقي النشط، فإنه سيحقق توافقيات متساوية ومعاكسة لإلغاء ما هو موجود. سيكون شكل الموجة الآن نظيفًا ومتوافقًا في الطور. إذا عدنا ونظرنا إلى الطيف التوافقي، فإن تشوه التيار منخفض جدًا.

يمكن أن تكون إضافة المرشحات التوافقية النشطة حلاً توافقيًا جيدًا لأنظمة الطاقة. على الرغم من أنها أكثر تكلفة من الخيارات الأخرى، إذا كان لديك عدة محركات تعمل طوال الوقت وعدة محركات كاحتياطي، فإن المرشحات التوافقية ستكون طريقة موثوقة لالتقاط أي وجميع التوافقيات القادمة من الأحمال. ومع ذلك، هناك شيء مهم يجب معرفته من وجهة نظر تصميم النظام وهو أن محركك يجب أن يحتوي إما على خنق تيار مستمر (DC choke) أو مفاعل خط تيار متردد (AC line reactor) لتقليل التوافقيات الصادرة من المحركات.

تأتي المرشحات التوافقية النشطة عادةً بوحدات 50 و 75 و 100 و 200 و 300 أمبير يمكنك توصيلها على التوازي. فائدة أخرى لاستخدام المرشحات التوافقية النشطة هي أنه لا يمكنك تحميلها فوق طاقتها، لأنه بمجرد أن تخرج أقصى تيار توافقي وتصحيح معامل قدرة يمكنها تحقيقه، فإنها تتوقف عن الإنتاج عند هذا المستوى – سواء كان 100 أو 120 أمبير، أياً كانت الحالة.

يوفر استخدام المرشحات التوافقية النشطة على نظام الطاقة الخاص بك حلاً على مستوى النظام للحماية التوافقية الداخلية والخارجية.

AHF( Active Harmonic Filter)
AHF is an active harmonic filter used in power grid systems. AHF eliminates harmonic currents caused by nonlinear loads in the power grid bus and improves the power quality in the power grid and cover the 2-50th harmonic compensation to meet the IEEE 519 standard.AHF runs in parallel in the power grid bus. Compared with LC series resonant passive harmonic filters, it has the advantages of fast speed, high efficiency, small size and low cost. It is currently the most ideal harmonic filtering device for power grid.
• Item NO: AHF
• OEM & ODM Service: Available
• Order(MOQ):1
• Payment:T/T,LC

مقدمة المنتج

وفقًا لمتطلبات معيار IEEE 519، يجب أن يكون معدل التشوه التوافقي الكلي (THD) أقل من 5%؛ استخدم AHF لتغطية تعويض التوافقيات من الرتبة 2 إلى 50 لتلبية معيار IEEE 519.

يستخدم AHF محول تيار خارجي (CT) للكشف عن التيار أو تيار الحمل في الوقت الفعلي. يعتمد AHF على طوبولوجيا ثلاثية المستويات. يقوم متحكم DSP+FPGA باستخراج موجة التيار الجيبية الأساسية وكل تيار توافقي للحمل من خلال تحويل فورييه السريع، والحصول على بيانات القدرة الفعالة والقدرة غير الفعالة والتسلسل العكسي من خلال الإحداثيات الدوارة dq. بعد ذلك، يقوم محول طاقة IGBT بتوليد تيار تعويضي بنفس سعة الموجة التوافقية ولكن بقطبية معاكسة (توافقي، غير فعال، غير متوازن)، ويتم حقن التيار التعويضي في الشبكة لتحقيق وظيفة تحسين جودة الطاقة على جانب شبكة الطاقة لإزالة التوافقيات في النظام.

مخطط مبدأ التحكم في AHF

طوبولوجيا نظام AHF (هيكل NPC ثلاثي المستويات)

مخطط مبدأ تشغيل AHF

قائمة المعايير الفنية لـ AHF

البيانات والمواصفات الفنية
الجهد المقنن (فولت)	400V	480V	690V
السعة المقننة (أمبير)	30A 50A 75A 100A 150A	30A 50A 75A 100A 150A	100A 150A
تردد التشغيل	50/60Hz±10%(45~66Hz)
طوبولوجيا الدائرة	ثلاثي المستويات NPC
وضع التعويض	التعويض التوافقي، التعويض غير الفعال، تعويض عدم توازن الحمل ثلاثي الطور
قدرة الترشيح التوافقي	أفضل من 95% عند الحمل المقنن
نطاق الترشيح	التوافقيات ذات الرتب الفردية من 2 إلى 51 (تعويض انتقائي أو كامل)
موقع تركيب CT	جانب الشبكة/الحمل
طريقة تركيب CT	حلقة مفتوحة أو حلقة مغلقة (يوصى بالحلقة المفتوحة للتشغيل المتوازي)
نظام الأسلاك	ثلاثي الطور بثلاثة أسلاك / ثلاثي الطور بأربعة أسلاك
عدد الآلات المتوازية	≤20 (يمكن للوحة تحكم واحدة التحكم في ما يصل إلى 8 وحدات)
التكرارية	يمكن لأي وحدة AHF العمل بشكل مستقل
معدل تقليل التوافقيات	≥95% (لتشوهات الرتب التوافقية النموذجية)
أداء الترشيح	عادةً ما يكون أداء الترشيح THDi ≤ 5% عند الحمل المقنن (حتى في ظل أقسى الأحمال).
سعة التحميل الزائد	يمكن أن يعمل بشكل مستمر عند 110% من التيار المقنن ولمدة دقيقة واحدة عند 120% من التيار المقنن
معامل القدرة المستهدف	قابل للتعديل من -1.0 إلى +1.0
تأثير موازنة الحمل ثلاثي الطور	≤5%، تخفيف التسلسل العكسي والصفري
سعة ترشيح المحايد	3 أضعاف تيار الترشيح المقنن (في حالة جهاز 4 أسلاك)
تردد التبديل/التحكم	20kHz
وقت الاستجابة للسعة الكاملة	≤5ms
حد التيار الناتج	يتم تحديده تلقائيًا ضمن 100% من السعة المقننة للإخراج
خوارزمية التحكم	FFT ذكي، خوارزمية تحكم تكيفية ذاتية
وحدة التحكم	DSP+FPGA
الحماية	حماية الأجهزة (IGBT ERR)، حماية البرامج (OV OC OF OL…)
واجهة الاتصال	RS485 و CAN
واجهة المستخدم البشرية	شاشة خارجية 7 بوصة / بدون شاشة / شاشة 1.8 بوصة / (اختياري)
بروتوكولات الاتصال	يدعم الإعداد الافتراضي للمصنع بروتوكول الاتصال عن بعد Modbus؛ تستخدم واجهة الاتصال RS485 و CAN bus، وتدعم تشغيل تطبيق الهاتف المحمول (اختياري).
الضوضاء	<60db (<45db أثناء التشغيل بسرعة منخفضة)
طريقة التركيب	وحدة مدمجة (رف)، مثبت على الحائط، قائم بذاته
مستوى الحماية	IP20
طريقة التبريد	مراوح PWM ذكية للتبريد الهوائي مع تنظيم السرعة
اللون	RAL7035, RAL9005, ألوان مخصصة
درجة الحرارة المحيطة	-25~55℃
الرطوبة النسبية	الحد الأقصى 95%، بدون تكاثف
ارتفاع التركيب عن مستوى سطح البحر	≤3000 عند السعة المقننة؛ تقليل السعة بشكل مناسب إذا كان > 3000 (تخفيض 1% لكل 100 متر)
المؤهلات	تقرير الاختبار
معايير التنفيذ	IEEE 519

ضرر التوافقيات وأسبابها (المراجع: Fuji Electric)

هناك العديد من الأجهزة الكهربائية التي لها خصائص تشغيل غير خطية حتى عندما يكون الجهد المطبق جيبيًا بطبيعته، فإن التيار المسحوب بواسطة الجهاز يكون غير جيبي بطبيعته. تخلق هذه الأجهزة غير الخطية المستخدمة في دوائر توزيع الطاقة تيارات غير خطية والتي تسبب بدورها تشوهات في الجهد. يشار إلى هذه التيارات والفولتية غير الخطية عمومًا باسم التيارات والفولتية التوافقية. إذا تم تجاهل هذه التوافقيات أو عدم اكتشافها، فقد تتسبب في ظروف رنين توافقي، مما قد يؤدي إلى مشاكل تشغيلية في النظام تؤدي إلى شكاوى من العملاء وتقليل عمر معدات الطاقة بالإضافة إلى انخفاض الكفاءة والأداء. يمكن أن تسبب التيارات والفولتية التوافقية العديد من الآثار غير المواتية على نظام الطاقة نفسه والأحمال المتصلة. يعد عطل المعدات الإلكترونية، وفشل المكثفات، وارتفاع درجة حرارة المحول والموصل المحايد، والتسخين المفرط في الآلات الدوارة بعضًا من هذه الآثار.

كيف يعمل AHF؟ (المراجع: Eaton)

تأتي التوافقيات من الحمل غير الخطي. المرشحات التوافقية النشطة، والتي تسمى أيضًا وحدات تصحيح التوافقيات، هي أجهزة متوازية تعمل مثل نظام إلغاء الضوضاء وتحقق ترددات متساوية ومعاكسة لتخفيف التوافقيات. يمكن للمرشحات أيضًا توفير تيار إضافي لتصحيح معامل القدرة. لذا، فإن ما يتبقى قادمًا من المصدر متدفقًا إلى المرافق هو فقط تيار نظيف وجيد ومتوافق في الطور.

على سبيل المثال، إذا قمنا بتشغيل أربعة محركات تردد متغيرة ذات 6 نبضات في نفس الوقت، فلدينا طيف توافقي من التوافقيات الخامسة والسابعة والحادية عشرة والثالثة عشرة. سيظهر شكل الموجة كمية كبيرة من التيار التوافقي في التشوه التوافقي الكلي. عند تشغيل المرشح التوافقي النشط، فإنه سيحقق توافقيات متساوية ومعاكسة لإلغاء ما هو موجود. سيكون شكل الموجة الآن نظيفًا ومتوافقًا في الطور. إذا عدنا ونظرنا إلى الطيف التوافقي، فإن تشوه التيار منخفض جدًا.

يمكن أن تكون إضافة المرشحات التوافقية النشطة حلاً توافقيًا جيدًا لأنظمة الطاقة. على الرغم من أنها أكثر تكلفة من الخيارات الأخرى، إذا كان لديك عدة محركات تعمل طوال الوقت وعدة محركات كاحتياطي، فإن المرشحات التوافقية ستكون طريقة موثوقة لالتقاط أي وجميع التوافقيات القادمة من الأحمال. ومع ذلك، هناك شيء مهم يجب معرفته من وجهة نظر تصميم النظام وهو أن محركك يجب أن يحتوي إما على خنق تيار مستمر (DC choke) أو مفاعل خط تيار متردد (AC line reactor) لتقليل التوافقيات الصادرة من المحركات.

تأتي المرشحات التوافقية النشطة عادةً بوحدات 50 و 75 و 100 و 200 و 300 أمبير يمكنك توصيلها على التوازي. فائدة أخرى لاستخدام المرشحات التوافقية النشطة هي أنه لا يمكنك تحميلها فوق طاقتها، لأنه بمجرد أن تخرج أقصى تيار توافقي وتصحيح معامل قدرة يمكنها تحقيقه، فإنها تتوقف عن الإنتاج عند هذا المستوى - سواء كان 100 أو 120 أمبير، أياً كانت الحالة.

يوفر استخدام المرشحات التوافقية النشطة على نظام الطاقة الخاص بك حلاً على مستوى النظام للحماية التوافقية الداخلية والخارجية.