مجموعه موارد کاربرد فیلتر هارمونیک فعال AHF

پیش‌گفتار

فیلتر هارمونیک فعال (AHF) یک دستگاه الکترونیک قدرت است که برای سرکوب دینامیکی هارمونیک‌ها و جبران توان راکتیو استفاده می‌شود. در مقایسه با فیلترهای غیرفعال سنتی، AHF مزایای قابل توجهی از جمله پاسخ سریع، عملکرد فیلتراسیون برتر، عدم تأثیرپذیری از تغییرات امپدانس شبکه و توانایی فیلتر کردن همزمان چندین رتبه هارمونیک را ارائه می‌دهد. در سال‌های اخیر، با استفاده گسترده از بارهای غیرخطی مانند درایوهای فرکانس متغیر (VFD)، یکسوکننده‌ها و کوره‌های قوس الکتریکی در محیط‌های صنعتی، مشکل آلودگی هارمونیکی شبکه به طور فزاینده‌ای برجسته شده و کاربرد AHF نیز به همین نسبت افزایش یافته است.

شرکت Shanghai Wenzheng Electric Co., Ltd. با سال‌ها تجربه فنی و دانش صنعتی، راه‌حل‌های مدیریت کیفیت توان را برای شرکت‌های متعدد فراهم کرده است. این سند موارد کاربردی واقعی فیلتر هارمونیک فعال AHF را در صنایع مختلف از جمله صنایع شیمیایی الکترونیک، نیمه‌هادی و شیمیایی گردآوری می‌کند که به عنوان مرجعی برای متخصصان مدیریت کیفیت توان عمل می‌کند.

1. مورد صنعت شیمیایی الکترونیک

1.1 اطلاعات مشتری

شرکت Hebei Kainuo Zhongxing Technology Co., Ltd.، که در اکتبر 2019 تأسیس شد، یک شرکت فناوری پیشرفته است که توسط تیمی از محققان دکترا و سایر محققان بسیار ماهر ایجاد شده است. این شرکت متعهد به فرآیندهای بیوشیمیایی سبز و توسعه پایدار است و در حال ساخت یک پایگاه تولید تخصصی برای مواد جدید اپتوالکترونیک و مواد شیمیایی ریز کاربردی تحت فلسفه «تخصص، دقت، نوآوری» می‌باشد.

1.2 بارهای اصلی و منابع هارمونیک

خط تولید این شرکت از تعداد زیادی درایو فرکانس متغیر (VFD) استفاده می‌کند. VFDها بارهای غیرخطی معمولی هستند که جریان‌های هارمونیکی قابل توجهی در حین کار تولید می‌کنند، عمدتاً هارمونیک‌های مشخصه 5، 7، 11 و 13. هنگامی که این جریان‌های هارمونیکی به شبکه تزریق می‌شوند، باعث اعوجاج شکل موج ولتاژ، گرم شدن بیش از حد تجهیزات و عملکرد اشتباه دستگاه‌های حفاظتی می‌شوند.

1.3 راه‌حل

پس از انجام تجزیه و تحلیل دقیق کیفیت توان در محل، تیم فنی Wenzheng Electric فیلتر هارمونیک فعال سری AHF را برای این شرکت پیکربندی کرد. این راه‌حل شامل موارد زیر است:

• طراحی ماژولار با پیکربندی انعطاف‌پذیر توان، قابل گسترش بر اساس سطح هارمونیک واقعی
• پاسخ دینامیکی سریع با زمان پاسخ کامل کمتر از 5 میلی‌ثانیه، قادر به ردیابی و جبران جریان‌های هارمونیکی در میلی‌ثانیه
• عملکرد دوگانه: سرکوب هارمونیک و جبران توان راکتیو در یک واحد
• دستگاه‌های قدرت کاملاً کنترل شده (IGBT) با تلفات کم و راندمان بالا
• حفاظت جامع شامل حفاظت در برابر جریان بیش از حد، ولتاژ بیش از حد و دمای بیش از حد
• عملکردهای هوشمند مانند تشخیص اتصال معکوس CT و انطباق خودکار توالی فاز برای نصب آسان

1.4 نتایج

پس از نصب فیلتر هارمونیک فعال AHF از Wenzheng Electric، هارمونیک‌های سیستم توزیع برق شرکت به طور مؤثری مدیریت شدند. اعوجاج کل جریان هارمونیکی (THDi) از 28% به کمتر از 5% کاهش یافت و تمام شاخص‌های کیفیت توان الزامات استاندارد ملی GB/T 14549 را برآورده می‌کنند. تجهیزات تولید با ثبات بیشتری کار می‌کنند، نرخ خرابی تجهیزات ناشی از هارمونیک‌ها به طور قابل توجهی کاهش یافته و راندمان تولید به طور مؤثری تضمین شده است. مشتری از نتایج بسیار راضی است.

2. مورد صنعت نیمه‌هادی

2.1 معرفی پروژه

یک شرکت نیمه‌هادی در ووشی یک شرکت تولید مداوم با دقت بالا است. فرآیندهای ساخت نیمه‌هادی الزامات بسیار سختی برای تمیزی محیط، دما، رطوبت و کیفیت منبع تغذیه دارند. کل تأسیسات به کیفیت بسیار بالای برق برای مصارف تولیدی نیاز دارد. خط تولید از تجهیزات دقیق متعددی استفاده می‌کند که به کیفیت توان حساس هستند.

2.2 تحلیل مشکل هارمونیک

تأسیسات نیمه‌هادی شامل تعداد زیادی بار غیرخطی مانند VFDها، سیستم‌های UPS و سیستم‌های HVAC اتاق‌های تمیز است. جریان‌های هارمونیکی تولید شده توسط این دستگاه‌ها باعث تداخل جدی با تجهیزات دقیق نیمه‌هادی می‌شوند، به طور خاص:

• هارمونیک‌ها باعث اعوجاج شکل موج ولتاژ شده و بر عملکرد عادی تجهیزات دقیق مانند ماشین‌های لیتوگرافی تأثیر می‌گذارند
• جریان‌های هارمونیکی باعث گرمایش اضافی در ترانسفورماتورها و خطوط شده و عمر تجهیزات را کاهش می‌دهند
• تداخل هارمونیکی ممکن است باعث نقص در سیستم‌های کنترل شده و بر تداوم تولید تأثیر بگذارد
• هارمونیک‌ها باعث اضافه بار هادی خنثی شده و خطرات ایمنی ایجاد می‌کنند

2.3 راه‌حل

تیم فنی Wenzheng Electric یک ارزیابی جامع کیفیت توان از سیستم توزیع کارخانه نیمه‌هادی انجام داد، ویژگی‌های هارمونیکی هر منبع هارمونیک اصلی را به دقت تجزیه و تحلیل کرد و یک طرح پیکربندی AHF هدفمند تهیه کرد:

• نصب AHF Wenzheng Electric در تابلوهای توزیع اصلی برای جبران محلی
• استفاده از اتصال سه فاز چهار سیمه برای فیلتر کردن مؤثر هارمونیک‌های توالی صفر شامل مرتبه 3
• پیکربندی سیستم مانیتورینگ هوشمند با صفحه نمایش لمسی 7 اینچی HMI برای مانیتورینگ داده‌های کیفیت توان در زمان واقعی
• رزرو رابط‌های توسعه برای افزایش ظرفیت در آینده

2.4 نتایج

پس از اجرای پروژه، هارمونیک‌های کارخانه نیمه‌هادی به طور جامع مدیریت شدند: اعوجاج کل ولتاژ هارمونیکی (THDu) از 8.5% به کمتر از 2% و اعوجاج کل جریان هارمونیکی (THDi) از 35% به کمتر از 5% کاهش یافت که هر دو بسیار کمتر از محدودیت‌های استانداردهای ملی هستند. سیستم توزیع برق با ایمنی و قابلیت اطمینان بیشتری کار می‌کند، نرخ خرابی تجهیزات دقیق به طور قابل توجهی کاهش یافته و راندمان خط تولید و بازده محصول بهبود یافته است.

3. مورد صنعت شیمیایی

3.1 ویژگی‌های صنعت

شرکت Huizhou Renxin New Materials Co., Ltd. در منطقه پتروشیمی Daya Bay در شهر Huizhou واقع شده است. این شرکت در تولید مواد اولیه پلی‌استایرن تخصص دارد و یکی از تولیدکنندگان پیشرو پلی‌استایرن عمومی در چین است. صنعت شیمیایی یک صنعت فرآیندی معمولی با الزامات بالا برای تداوم تولید و قابلیت اطمینان منبع تغذیه است.

3.2 نقاط درد هارمونیک و فرآیند انتخاب

به عنوان یک شرکت معمولی صنعت شیمیایی، فرآیند تولید Huizhou Renxin از تعداد زیادی بار VFD استفاده می‌کند. هارمونیک‌های رتبه 5، 7، 11 و 13 تولید شده توسط VFDها به طور جدی بر فرآیند تولید تأثیر می‌گذارند و خطرات ایمنی قابل توجهی ایجاد می‌کنند. قابل ذکر است که پس از تجربه نتایج نامطلوب با چندین برند فیلتر فعال که نتوانستند اساساً مشکلات هارمونیک را حل کنند، شرکت در نهایت فیلتر هارمونیک فعال AHF از Shanghai Wenzheng Electric را انتخاب کرد.

3.3 ویژگی‌های فنی راه‌حل

AHF از Wenzheng Electric مزایای فنی زیر را نشان داد:

• زمان پاسخ کامل کمتر از 5 میلی‌ثانیه، قادر به ردیابی سریع تغییرات بار
• راندمان فیلتراسیون بیش از 97%، فیلتر کردن مؤثر هارمونیک‌های از مرتبه 2 تا 50
• عملکردهای هوشمند شامل تشخیص اتصال معکوس CT و انطباق خودکار توالی فاز
• صفحه نمایش لمسی 7 اینچی HMI برای مانیتورینگ بصری داده‌های عملیاتی
• پشتیبانی از ارتباط از راه دور و مانیتورینگ متمرکز
• طراحی موازی ماژولار برای قابلیت اطمینان بالا – خرابی یک ماژول بر سایرین تأثیر نمی‌گذارد

3.4 نتایج و بازخورد مشتری

پس از نصب فیلتر هارمونیک فعال AHF از Shanghai Wenzheng Electric، آلودگی هارمونیکی به طور مؤثری مدیریت شد. برند Wenzheng Electric تحسین و اعتماد بالایی از مشتری کسب کرد. در پروژه‌های توسعه و نوسازی بعدی، Renxin شرکت Wenzheng Electric را به عنوان تأمین‌کننده انحصاری فیلترهای هارمونیک فعال AHF تعیین کرد که نشان‌دهنده قدردانی بالای مشتری از کیفیت محصول و قابلیت‌های فنی Wenzheng Electric است.

4. مروری بر کاربردهای AHF در صنایع دیگر

4.1 مورد صنعت انرژی نو

فرآیند تولید یک کارخانه انرژی نو شامل تعداد زیادی دستگاه غیرخطی مانند اینورترها و یکسوکننده‌ها است. شرکت Shanghai Wenzheng Electric فیلترهای هارمونیک فعال AHF و ژنراتورهای VAR استاتیک SVG را برای سرکوب مؤثر تشدید هارمونیک، بهبود ضریب توان و ارتقای کیفیت توان پیکربندی کرد. پس از اجرای پروژه، ضریب توان از 0.72 به بیش از 0.98 افزایش یافت، محتوای هارمونیک به محدوده استانداردهای ملی کاهش یافت و صرفه‌جویی سالانه در هزینه برق حدود 150,000 یوان بود.

4.2 مورد صنعت تصفیه آب

در یک پروژه تصفیه‌خانه فاضلاب شهری، دمنده‌ها، پمپ‌های بالابر و همزن‌ها به طور گسترده از فناوری VFD استفاده می‌کنند. کاربرد AHF از Wenzheng Electric محتوای هارمونیک را از THDi 32% به 4.5% کاهش داد و عملکرد مداوم و پایدار فرآیند تصفیه آب را تضمین کرد و در عین حال نرخ خرابی تجهیزات و هزینه‌های تعمیر و نگهداری را کاهش داد. دوره بازگشت سرمایه فقط 1.5 سال بود.

4.3 ارزش مشترک سری AHF در صنایع مختلف

• فیلتر کردن مؤثر هارمونیک‌های از مرتبه 2 تا 50، کاهش THDi به کمتر از 5%
• جبران همزمان توان راکتیو، بهبود ضریب توان به بیش از 0.99
• سرعت پاسخ سریع (زمان پاسخ کامل <5 میلی‌ثانیه)، تطبیق با تغییرات سریع بار
• طراحی ماژولار با گسترش انعطاف‌پذیر ظرفیت، تا 600 آمپر در هر واحد
• مانیتورینگ هوشمند، بهره‌برداری و نگهداری راحت
• گارانتی کامل سه ساله و پشتیبانی فنی مادام‌العمر

5. راهنمای انتخاب و اجرای AHF

5.1 انتخاب ظرفیت

ظرفیت AHF باید بر اساس سطوح جریان هارمونیک واقعی در محل تعیین شود. روش کلی به شرح زیر است:

1. استفاده از آنالایزر کیفیت توان برای انجام اندازه‌گیری در محل و تعیین محتوای هر رتبه هارمونیک
2. محاسبه مقدار مؤثر کل جریان هارمونیک (THDi)
3. اعمال حاشیه ایمنی (معمولاً 10-20%) برای تعیین جریان جبران نامی AHF

شرکت Shanghai Wenzheng Electric خدمات رایگان تست کیفیت توان در محل را ارائه می‌دهد که در آن مهندسان حرفه‌ای با استفاده از ابزارهای دقیق اندازه‌گیری‌ها را انجام داده و پیشنهادات درمانی ارائه می‌دهند.

5.2 محل نصب

محل نصب AHF باید بر اساس توزیع منابع هارمونیک تعیین شود:

1. مدیریت متمرکز: نصب AHF با ظرفیت بالا در تابلو توزیع اصلی، مناسب برای منابع هارمونیک پراکنده
2. مدیریت محلی: نصب AHF با ظرفیت کوچک در نزدیکی منبع هارمونیک، مناسب برای منابع هارمونیک متمرکز
3. مدیریت ترکیبی: ترکیب رویکردهای متمرکز و محلی برای تعادل سرمایه‌گذاری و اثربخشی

5.3 نکات احتیاطی نصب

1. AHF باید سیگنال‌های جریان بار را از طریق CTها دریافت کند؛ از صحت موقعیت و قطبیت نصب CT اطمینان حاصل کنید
2. منبع تغذیه AHF باید از نقطه فیلتراسیون گرفته شود؛ به سازگاری توالی فاز توجه کنید
3. محیط کار AHF باید دارای تهویه مناسب با دمای محیطی که از 40 درجه سانتی‌گراد تجاوز نمی‌کند باشد
4. سیستم خنک‌کننده AHF را به طور منظم بررسی و نگهداری کنید تا از عملکرد عادی فن اطمینان حاصل شود
5. داده‌های عملیاتی AHF را به طور منظم بررسی کرده و هرگونه ناهنجاری را به سرعت برطرف کنید
6. توصیه می‌شود هر شش ماه یکبار بازرسی جامع تجهیزات انجام شود

نتیجه‌گیری

شرکت Shanghai Wenzheng Electric Co., Ltd. همواره به رویکرد مشتری‌مداری و نوآوری مبتنی بر فناوری پایبند است و متعهد به ارائه راه‌حل‌های مدیریت کیفیت توان با کیفیت بالا و کارآمد برای مشتریان در صنایع مختلف می‌باشد. از زمان راه‌اندازی، فیلتر هارمونیک فعال سری AHF با موفقیت در صنایع متعددی از جمله الکترونیک، نیمه‌هادی، شیمیایی، انرژی نو، تصفیه آب، فولاد، نساجی و بهداشت و درمان به کار گرفته شده و تجربه غنی پروژه‌ای را انباشته است.

ما به پیروی از روح شرکتی خود «استواری و عمل‌گرایی، صداقت و اعتمادپذیری» ادامه خواهیم داد و به طور مداوم کیفیت محصول و سطوح خدمات را بهبود می‌بخشیم تا بهترین راه‌حل‌های مدیریت کیفیت توان را به هر مشتری ارائه دهیم. برای اطلاعات بیشتر درباره محصول یا درخواست خدمات رایگان تست کیفیت توان، لطفاً با شرکت Shanghai Wenzheng Electric Co., Ltd. تماس بگیرید.