فیلتر هارمونیک فعال (AHF)

معرفی محصول

بر اساس الزامات استاندارد IEEE 519، نرخ کل اعوجاج هارمونیکی (THD) باید کمتر از 5% باشد؛ از فیلتر هارمونیک فعال (AHF) برای پوشش جبران هارمونیک‌های مرتبه 2 تا 50 استفاده می‌شود تا استاندارد IEEE 519 برآورده شود.

AHF از یک ترانسفورماتور جریان (CT) خارجی برای تشخیص جریان بار در زمان واقعی استفاده می‌کند. AHF مبتنی بر توپولوژی سه سطحی است. کنترل‌کننده DSP+FPGA جریان موج سینوسی پایه و هر جریان هارمونیکی بار را از طریق تبدیل فوریه سریع استخراج می‌کند و داده‌های توان اکتیو، راکتیو و توالی منفی را از طریق مختصات چرخشی dq به دست می‌آورد. سپس، مبدل قدرت IGBT یک جریان جبرانی با دامنه مشابه هارمونیک، اما با قطبیت معکوس (هارمونیک، راکتیو، نامتعادل) تولید می‌کند و این جریان جبرانی به شبکه تزریق می‌شود تا عملکرد بهبود کیفیت توان در سمت شبکه برق را محقق کرده و هارمونیک‌های موجود در سیستم را حذف کند.

نمودار اصل کنترل AHF

توپولوژی سیستم AHF (معماری سه سطحی NPC)

نمودار اصل عملکرد AHF

فهرست پارامترهای فنی AHF

داده‌ها و مشخصات فنی
ولتاژ نامی (V)	400V	480V	690V
ظرفیت نامی (A)	30A 50A 75A 100A 150A	30A 50A 75A 100A 150A	100A 150A
فرکانس کاری	50/60Hz±10%(45~66Hz)
توپولوژی مدار	NPC سه سطحی
حالت جبران	جبران هارمونیک، جبران راکتیو، جبران نامتعادلی بار سه فاز
قابلیت فیلتر هارمونیک	بهتر از 95% در بار نامی
محدوده فیلتر	هارمونیک‌های مرتبه فرد 2 تا 51 (جبران انتخابی یا کامل)
محل نصب CT	سمت شبکه/بار
روش نصب CT	حلقه باز یا حلقه بسته (حلقه باز برای عملکرد موازی توصیه می‌شود)
سیستم سیم‌کشی	سه فاز سه سیمه / سه فاز چهار سیمه
تعداد ماشین‌های موازی	≤20 (یک پنل کنترل می‌تواند تا 8 واحد را کنترل کند)
افزونگی	هر واحد AHF می‌تواند به طور مستقل کار کند
نرخ کاهش هارمونیک	≥95% (برای اعوجاج‌های هارمونیکی معمولی)
عملکرد فیلتر	عملکرد فیلتر معمولاً THDi ≤ 5% در بار نامی است (حتی تحت شدیدترین بارها).
ظرفیت اضافه بار	می‌تواند به طور مداوم در 110% جریان نامی و به مدت 1 دقیقه در 120% جریان نامی کار کند
ضریب توان هدف	قابل تنظیم از 1.0- تا 1.0+
اثر متعادل‌سازی بار سه فاز	≤5%، کاهش توالی منفی و صفر
ظرفیت فیلتر نول	3 برابر جریان فیلتر نامی (در مورد دستگاه چهار سیمه)
فرکانس سوئیچینگ/کنترل	20kHz
زمان پاسخ ظرفیت کامل	≤5ms
محدودیت جریان خروجی	به طور خودکار در 100% ظرفیت نامی برای خروجی محدود می‌شود
الگوریتم کنترل	FFT هوشمند، الگوریتم کنترل تطبیقی
کنترل‌کننده	DSP+FPGA
حفاظت	حفاظت سخت‌افزاری (IGBT ERR)، حفاظت نرم‌افزاری (OV OC OF OL…)
رابط ارتباطی	RS485 و CAN
رابط انسان و ماشین	صفحه نمایش خارجی 7 اینچی / بدون صفحه نمایش / صفحه نمایش 1.8 اینچی (اختیاری)
پروتکل‌های ارتباطی	پیش‌فرض کارخانه از پروتکل ارتباط از راه دور Modbus پشتیبانی می‌کند؛ رابط ارتباطی از RS485 و CAN bus استفاده می‌کند و از اپلیکیشن موبایل (اختیاری) پشتیبانی می‌کند.
نویز	<60db (<45db در حین کار با سرعت پایین)
روش نصب	ماژول توکار (رک)، نصب دیواری، نصب آزاد
درجه حفاظت	IP20
روش خنک‌کنندگی	خنک‌کننده هوشمند هوایی با سرعت قابل تنظیم با فن‌های PWM
رنگ	RAL7035، RAL9005، رنگ‌های سفارشی
دمای محیط	25-~55℃
رطوبت نسبی	حداکثر 95%، بدون تراکم
ارتفاع نصب از سطح دریا	≤3000 در ظرفیت نامی؛ در صورت > 3000 ظرفیت را به طور مناسب کاهش دهید (1% کاهش به ازای هر 100 متر)
مدارک	گزارش آزمایش
استانداردهای اجرایی	IEEE 519

آسیب هارمونیک‌ها و علل آن (منابع: فوجی الکتریک)

تعداد زیادی دستگاه الکتریکی وجود دارند که ویژگی‌های عملیاتی غیرخطی دارند. حتی زمانی که ولتاژ اعمالی سینوسی است، جریان کشیده شده توسط دستگاه غیرسینوسی است. این دستگاه‌های غیرخطی که در مدارهای توزیع برق استفاده می‌شوند، جریان‌های غیرخطی ایجاد می‌کنند که به نوبه خود باعث اعوجاج ولتاژ می‌شوند. این جریان‌ها و ولتاژهای غیرخطی عموماً به عنوان جریان‌ها و ولتاژهای هارمونیکی شناخته می‌شوند. اگر این هارمونیک‌ها نادیده گرفته شوند یا تشخیص داده نشوند، ممکن است شرایط تشدید هارمونیکی ایجاد کنند که می‌تواند مشکلات عملیاتی سیستم را به همراه داشته باشد و منجر به شکایت مشتریان، کاهش عمر تجهیزات برق و همچنین کاهش راندمان و عملکرد شود. جریان‌ها و ولتاژهای هارمونیکی می‌توانند اثرات نامطلوب زیادی بر خود سیستم قدرت و بارهای متصل داشته باشند. عملکرد نادرست تجهیزات الکترونیکی، خرابی خازن، گرم شدن بیش از حد ترانسفورماتور و سیم نول، گرمای بیش از حد در ماشین‌های دوار برخی از این اثرات هستند.

AHF چگونه کار می‌کند؟ (منابع: ایتون)

هارمونیک‌ها از بار غیرخطی ناشی می‌شوند. فیلترهای هارمونیک فعال که واحدهای تصحیح هارمونیک نیز نامیده می‌شوند، دستگاه‌های موازی هستند که مانند یک سیستم حذف نویز عمل می‌کنند و فرکانس‌های مساوی و مخالف را برای کاهش هارمونیک‌ها تزریق می‌کنند. فیلترها همچنین می‌توانند جریان اضافی برای تصحیح ضریب توان فراهم کنند. بنابراین، آنچه از منبع به سمت شبکه بازمی‌گردد، تنها یک جریان تمیز و خوب است که همفاز است.

به عنوان مثال، اگر همزمان چهار درایو فرکانس متغیر 6 پالسی را اجرا کنیم، یک طیف هارمونیکی از هارمونیک‌های 5، 7، 11 و 13 خواهیم داشت. شکل موج مقدار قابل توجهی جریان هارمونیکی را در کل اعوجاج هارمونیکی نشان می‌دهد. هنگامی که فیلتر هارمونیک فعال روشن می‌شود، هارمونیک‌های مساوی و مخالف را برای حذف هارمونیک‌های موجود تزریق می‌کند. شکل موج اکنون تمیز و همفاز خواهد بود. اگر به طیف هارمونیکی برگردیم، اعوجاج جریان بسیار کم است.

افزودن فیلترهای هارمونیک فعال می‌تواند یک راه حل هارمونیکی خوب برای سیستم‌های قدرت باشد. اگرچه گران‌تر از سایر گزینه‌ها است، اما اگر چندین درایو به طور مداوم در حال کار باشند و چندین درایو به عنوان پشتیبان داشته باشید، فیلترهای هارمونیک یک راه قابل اعتماد برای جذب تمام هارمونیک‌های ناشی از بارها خواهند بود. با این حال، یک نکته مهم از نظر طراحی سیستم این است که درایو شما باید یا یک چوک DC یا یک راکتور خط AC داشته باشد تا هارمونیک‌های خروجی از درایوها را به حداقل برساند.

فیلترهای هارمونیک فعال معمولاً در واحدهای 50، 75، 100، 200 و 300 آمپر عرضه می‌شوند که می‌توانید آنها را موازی کنید. مزیت دیگر استفاده از فیلترهای هارمونیک فعال این است که نمی‌توانید آنها را اضافه بار کنید، زیرا هنگامی که حداکثر جریان هارمونیکی و تصحیح ضریب توان ممکن را تولید کردند، تولید را در همان سطح متوقف می‌کنند – خواه 100 یا 120 آمپر باشد، هر طور که باشد.

استفاده از فیلترهای هارمونیک فعال در سیستم قدرت شما یک راه حل در سطح سیستم برای حفاظت هارمونیکی داخلی و خارجی فراهم می‌کند.

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

معرفی محصول

بر اساس الزامات استاندارد IEEE 519، نرخ کل اعوجاج هارمونیکی (THD) باید کمتر از 5% باشد؛ از فیلتر هارمونیک فعال (AHF) برای پوشش جبران هارمونیک‌های مرتبه 2 تا 50 استفاده می‌شود تا استاندارد IEEE 519 برآورده شود.

AHF از یک ترانسفورماتور جریان (CT) خارجی برای تشخیص جریان بار در زمان واقعی استفاده می‌کند. AHF مبتنی بر توپولوژی سه سطحی است. کنترل‌کننده DSP+FPGA جریان موج سینوسی پایه و هر جریان هارمونیکی بار را از طریق تبدیل فوریه سریع استخراج می‌کند و داده‌های توان اکتیو، راکتیو و توالی منفی را از طریق مختصات چرخشی dq به دست می‌آورد. سپس، مبدل قدرت IGBT یک جریان جبرانی با دامنه مشابه هارمونیک، اما با قطبیت معکوس (هارمونیک، راکتیو، نامتعادل) تولید می‌کند و این جریان جبرانی به شبکه تزریق می‌شود تا عملکرد بهبود کیفیت توان در سمت شبکه برق را محقق کرده و هارمونیک‌های موجود در سیستم را حذف کند.

نمودار اصل کنترل AHF

توپولوژی سیستم AHF (معماری سه سطحی NPC)

نمودار اصل عملکرد AHF

فهرست پارامترهای فنی AHF

داده‌ها و مشخصات فنی
ولتاژ نامی (V)	400V	480V	690V
ظرفیت نامی (A)	30A 50A 75A 100A 150A	30A 50A 75A 100A 150A	100A 150A
فرکانس کاری	50/60Hz±10%(45~66Hz)
توپولوژی مدار	NPC سه سطحی
حالت جبران	جبران هارمونیک، جبران راکتیو، جبران نامتعادلی بار سه فاز
قابلیت فیلتر هارمونیک	بهتر از 95% در بار نامی
محدوده فیلتر	هارمونیک‌های مرتبه فرد 2 تا 51 (جبران انتخابی یا کامل)
محل نصب CT	سمت شبکه/بار
روش نصب CT	حلقه باز یا حلقه بسته (حلقه باز برای عملکرد موازی توصیه می‌شود)
سیستم سیم‌کشی	سه فاز سه سیمه / سه فاز چهار سیمه
تعداد ماشین‌های موازی	≤20 (یک پنل کنترل می‌تواند تا 8 واحد را کنترل کند)
افزونگی	هر واحد AHF می‌تواند به طور مستقل کار کند
نرخ کاهش هارمونیک	≥95% (برای اعوجاج‌های هارمونیکی معمولی)
عملکرد فیلتر	عملکرد فیلتر معمولاً THDi ≤ 5% در بار نامی است (حتی تحت شدیدترین بارها).
ظرفیت اضافه بار	می‌تواند به طور مداوم در 110% جریان نامی و به مدت 1 دقیقه در 120% جریان نامی کار کند
ضریب توان هدف	قابل تنظیم از 1.0- تا 1.0+
اثر متعادل‌سازی بار سه فاز	≤5%، کاهش توالی منفی و صفر
ظرفیت فیلتر نول	3 برابر جریان فیلتر نامی (در مورد دستگاه چهار سیمه)
فرکانس سوئیچینگ/کنترل	20kHz
زمان پاسخ ظرفیت کامل	≤5ms
محدودیت جریان خروجی	به طور خودکار در 100% ظرفیت نامی برای خروجی محدود می‌شود
الگوریتم کنترل	FFT هوشمند، الگوریتم کنترل تطبیقی
کنترل‌کننده	DSP+FPGA
حفاظت	حفاظت سخت‌افزاری (IGBT ERR)، حفاظت نرم‌افزاری (OV OC OF OL…)
رابط ارتباطی	RS485 و CAN
رابط انسان و ماشین	صفحه نمایش خارجی 7 اینچی / بدون صفحه نمایش / صفحه نمایش 1.8 اینچی (اختیاری)
پروتکل‌های ارتباطی	پیش‌فرض کارخانه از پروتکل ارتباط از راه دور Modbus پشتیبانی می‌کند؛ رابط ارتباطی از RS485 و CAN bus استفاده می‌کند و از اپلیکیشن موبایل (اختیاری) پشتیبانی می‌کند.
نویز	<60db (<45db در حین کار با سرعت پایین)
روش نصب	ماژول توکار (رک)، نصب دیواری، نصب آزاد
درجه حفاظت	IP20
روش خنک‌کنندگی	خنک‌کننده هوشمند هوایی با سرعت قابل تنظیم با فن‌های PWM
رنگ	RAL7035، RAL9005، رنگ‌های سفارشی
دمای محیط	25-~55℃
رطوبت نسبی	حداکثر 95%، بدون تراکم
ارتفاع نصب از سطح دریا	≤3000 در ظرفیت نامی؛ در صورت > 3000 ظرفیت را به طور مناسب کاهش دهید (1% کاهش به ازای هر 100 متر)
مدارک	گزارش آزمایش
استانداردهای اجرایی	IEEE 519

آسیب هارمونیک‌ها و علل آن (منابع: فوجی الکتریک)

تعداد زیادی دستگاه الکتریکی وجود دارند که ویژگی‌های عملیاتی غیرخطی دارند. حتی زمانی که ولتاژ اعمالی سینوسی است، جریان کشیده شده توسط دستگاه غیرسینوسی است. این دستگاه‌های غیرخطی که در مدارهای توزیع برق استفاده می‌شوند، جریان‌های غیرخطی ایجاد می‌کنند که به نوبه خود باعث اعوجاج ولتاژ می‌شوند. این جریان‌ها و ولتاژهای غیرخطی عموماً به عنوان جریان‌ها و ولتاژهای هارمونیکی شناخته می‌شوند. اگر این هارمونیک‌ها نادیده گرفته شوند یا تشخیص داده نشوند، ممکن است شرایط تشدید هارمونیکی ایجاد کنند که می‌تواند مشکلات عملیاتی سیستم را به همراه داشته باشد و منجر به شکایت مشتریان، کاهش عمر تجهیزات برق و همچنین کاهش راندمان و عملکرد شود. جریان‌ها و ولتاژهای هارمونیکی می‌توانند اثرات نامطلوب زیادی بر خود سیستم قدرت و بارهای متصل داشته باشند. عملکرد نادرست تجهیزات الکترونیکی، خرابی خازن، گرم شدن بیش از حد ترانسفورماتور و سیم نول، گرمای بیش از حد در ماشین‌های دوار برخی از این اثرات هستند.

AHF چگونه کار می‌کند؟ (منابع: ایتون)

هارمونیک‌ها از بار غیرخطی ناشی می‌شوند. فیلترهای هارمونیک فعال که واحدهای تصحیح هارمونیک نیز نامیده می‌شوند، دستگاه‌های موازی هستند که مانند یک سیستم حذف نویز عمل می‌کنند و فرکانس‌های مساوی و مخالف را برای کاهش هارمونیک‌ها تزریق می‌کنند. فیلترها همچنین می‌توانند جریان اضافی برای تصحیح ضریب توان فراهم کنند. بنابراین، آنچه از منبع به سمت شبکه بازمی‌گردد، تنها یک جریان تمیز و خوب است که همفاز است.

به عنوان مثال، اگر همزمان چهار درایو فرکانس متغیر 6 پالسی را اجرا کنیم، یک طیف هارمونیکی از هارمونیک‌های 5، 7، 11 و 13 خواهیم داشت. شکل موج مقدار قابل توجهی جریان هارمونیکی را در کل اعوجاج هارمونیکی نشان می‌دهد. هنگامی که فیلتر هارمونیک فعال روشن می‌شود، هارمونیک‌های مساوی و مخالف را برای حذف هارمونیک‌های موجود تزریق می‌کند. شکل موج اکنون تمیز و همفاز خواهد بود. اگر به طیف هارمونیکی برگردیم، اعوجاج جریان بسیار کم است.

افزودن فیلترهای هارمونیک فعال می‌تواند یک راه حل هارمونیکی خوب برای سیستم‌های قدرت باشد. اگرچه گران‌تر از سایر گزینه‌ها است، اما اگر چندین درایو به طور مداوم در حال کار باشند و چندین درایو به عنوان پشتیبان داشته باشید، فیلترهای هارمونیک یک راه قابل اعتماد برای جذب تمام هارمونیک‌های ناشی از بارها خواهند بود. با این حال، یک نکته مهم از نظر طراحی سیستم این است که درایو شما باید یا یک چوک DC یا یک راکتور خط AC داشته باشد تا هارمونیک‌های خروجی از درایوها را به حداقل برساند.

فیلترهای هارمونیک فعال معمولاً در واحدهای 50، 75، 100، 200 و 300 آمپر عرضه می‌شوند که می‌توانید آنها را موازی کنید. مزیت دیگر استفاده از فیلترهای هارمونیک فعال این است که نمی‌توانید آنها را اضافه بار کنید، زیرا هنگامی که حداکثر جریان هارمونیکی و تصحیح ضریب توان ممکن را تولید کردند، تولید را در همان سطح متوقف می‌کنند - خواه 100 یا 120 آمپر باشد، هر طور که باشد.

استفاده از فیلترهای هارمونیک فعال در سیستم قدرت شما یک راه حل در سطح سیستم برای حفاظت هارمونیکی داخلی و خارجی فراهم می‌کند.