Bộ lọc sóng hài chủ động AHF

Giới thiệu sản phẩm

Theo yêu cầu của tiêu chuẩn IEEE 519, tỷ lệ méo dạng sóng hài tổng (THD) phải nhỏ hơn 5%; sử dụng AHF để bù sóng hài từ bậc 2 đến bậc 50 nhằm đáp ứng tiêu chuẩn IEEE 519.

AHF sử dụng CT biến dòng bên ngoài để phát hiện dòng điện lưới hoặc dòng tải theo thời gian thực. AHF dựa trên cấu trúc liên kết 3 mức. Bộ điều khiển DSP+FPGA trích xuất dòng điện sóng sin cơ bản và từng dòng điện sóng hài của tải thông qua biến đổi Fourier nhanh, đồng thời thu được dữ liệu thứ tự thuận, thứ tự nghịch và công suất phản kháng thông qua tọa độ quay dq. Sau đó, bộ chuyển đổi công suất IGBT tạo ra dòng bù có cùng biên độ với sóng hài nhưng ngược cực tính (sóng hài, công suất phản kháng, mất cân bằng), và dòng bù này được đưa vào lưới điện để thực hiện chức năng cải thiện chất lượng điện năng phía lưới, loại bỏ sóng hài trong hệ thống.

Sơ đồ nguyên lý điều khiển AHF

Cấu trúc liên kết hệ thống AHF (Kiến trúc ba mức NPC)

Sơ đồ nguyên lý hoạt động AHF

Danh sách thông số kỹ thuật AHF

Dữ liệu và thông số kỹ thuật
Điện áp định mức (V)	400V	480V	690V
Dòng điện định mức (A)	30A 50A 75A 100A 150A	30A 50A 75A 100A 150A	100A 150A
Tần số hoạt động	50/60Hz±10%(45~66Hz)
Cấu trúc liên kết mạch	NPC ba mức
Chế độ bù	Bù sóng hài, bù công suất phản kháng, bù mất cân bằng tải ba pha
Khả năng lọc sóng hài	Tốt hơn 95% ở tải định mức
Dải lọc	Sóng hài bậc lẻ từ 2 đến 51 (Bù chọn lọc hoặc toàn phần)
Vị trí lắp đặt CT	Phía lưới/tải
Phương thức lắp đặt CT	Vòng hở hoặc vòng kín (vòng hở được khuyến nghị cho vận hành song song)
Hệ thống dây	Ba pha ba dây / Ba pha bốn dây
Số lượng máy song song	≤20 (Một bảng điều khiển có thể điều khiển tối đa 8 thiết bị)
Dự phòng	Bất kỳ thiết bị AHF nào cũng có thể hoạt động độc lập
Mức giảm sóng hài định mức	≥95% (Đối với các méo dạng sóng hài điển hình)
Hiệu suất lọc	Hiệu suất lọc thường là THDi ≤ 5% ở tải định mức (ngay cả trong điều kiện tải khắc nghiệt nhất).
Khả năng quá tải	Có thể chạy liên tục ở 110% dòng định mức và chạy trong 1 phút ở 120% dòng định mức
Hệ số công suất mục tiêu	Có thể điều chỉnh từ -1.0 đến +1.0
Hiệu quả cân bằng tải 3 pha	≤5%, Giảm thiểu thứ tự nghịch và thứ tự không
Khả năng lọc dây trung tính	Gấp 3 lần dòng lọc định mức (trong trường hợp thiết bị 4 dây)
Tần số chuyển mạch/điều khiển	20kHz
Thời gian đáp ứng toàn tải	≤5ms
Giới hạn dòng đầu ra	Tự động giới hạn đầu ra trong phạm vi 100% công suất định mức
Thuật toán điều khiển	FFT thông minh, Thuật toán điều khiển thích ứng
Bộ điều khiển	DSP+FPGA
Bảo vệ	Bảo vệ phần cứng (IGBT ERR), Bảo vệ phần mềm (OV OC OF OL…)
Giao diện truyền thông	RS485 và CAN
Giao diện người-máy	Màn hình ngoài 7 inch / Không màn hình / Màn hình 1.8 inch / (tùy chọn)
Giao thức truyền thông	Mặc định xuất xưởng hỗ trợ giao thức truyền thông từ xa Modbus; giao diện truyền thông sử dụng bus RS485 và CAN, hỗ trợ vận hành bằng ứng dụng điện thoại (tùy chọn).
Độ ồn	<60db (<45db trong quá trình vận hành tốc độ thấp)
Phương pháp lắp đặt	Module nhúng (Giá đỡ), gắn tường, đặt tự do
Cấp bảo vệ	IP20
Phương pháp làm mát	Quạt PWM làm mát không khí thông minh điều chỉnh tốc độ
Màu sắc	RAL7035, RAL9005, Màu sắc tùy chỉnh
Nhiệt độ môi trường	-25~55℃
Độ ẩm tương đối	Tối đa 95%, không ngưng tụ
Độ cao lắp đặt so với mực nước biển	≤3000 ở công suất định mức; giảm công suất phù hợp nếu > 3000 (giảm 1% cho mỗi 100m)
Chứng chỉ	Báo cáo thử nghiệm
Tiêu chuẩn thực hiện	IEEE 519

Tác hại và nguyên nhân của sóng hài (Tham khảo: Fuji Electric)

Có nhiều thiết bị điện có đặc tính hoạt động phi tuyến; ngay cả khi điện áp đặt vào có dạng sin, dòng điện mà thiết bị tiêu thụ có dạng không sin. Các thiết bị phi tuyến này được sử dụng trong mạch phân phối điện tạo ra dòng điện phi tuyến và sau đó gây ra méo dạng điện áp. Các dòng điện và điện áp phi tuyến này thường được gọi là dòng điện và điện áp sóng hài. Nếu các sóng hài này bị bỏ qua hoặc không được phát hiện, chúng có thể gây ra các điều kiện cộng hưởng sóng hài, dẫn đến các vấn đề vận hành hệ thống, gây ra khiếu nại từ khách hàng, giảm tuổi thọ của thiết bị điện cũng như giảm hiệu suất và hiệu quả hoạt động. Dòng điện và điện áp sóng hài có thể gây ra nhiều tác động bất lợi cho chính hệ thống điện và các tải kết nối. Một số tác động này bao gồm hoạt động sai của thiết bị điện tử, hỏng tụ điện, quá nhiệt máy biến áp và dây trung tính, quá nhiệt quá mức trong máy điện quay.

AHF hoạt động như thế nào? (Tham khảo: Eaton)

Sóng hài đến từ tải phi tuyến. Bộ lọc tích cực, còn được gọi là bộ hiệu chỉnh sóng hài, là các thiết bị song song hoạt động giống như hệ thống khử tiếng ồn và tiêm các tần số bằng và ngược chiều để giảm thiểu sóng hài. Các bộ lọc cũng có thể cung cấp thêm dòng điện để hiệu chỉnh hệ số công suất. Vì vậy, những gì còn lại từ nguồn chảy ngược về lưới điện chỉ là một dòng điện sạch, đẹp và cùng pha.

Ví dụ: nếu chúng ta chạy bốn bộ truyền động tần số thay đổi 6 xung cùng một lúc, chúng ta sẽ có một phổ sóng hài gồm các sóng hài bậc 5, 7, 11 và 13. Dạng sóng sẽ hiển thị một lượng đáng kể dòng điện sóng hài trong tổng méo dạng sóng hài. Khi bộ lọc tích cực được bật, nó sẽ tiêm các sóng hài bằng và ngược chiều để triệt tiêu những gì đang có. Dạng sóng lúc này sẽ sạch và cùng pha. Nếu chúng ta quay lại và xem xét phổ sóng hài, độ méo dạng dòng điện là rất thấp.

Việc thêm bộ lọc tích cực có thể là một giải pháp sóng hài tốt cho hệ thống điện. Mặc dù đắt hơn các lựa chọn khác, nhưng nếu bạn có nhiều bộ truyền động chạy liên tục và nhiều bộ truyền động dự phòng, bộ lọc sóng hài sẽ là một cách đáng tin cậy để thu thập tất cả các sóng hài phát ra từ tải. Tuy nhiên, một điều quan trọng cần biết từ quan điểm thiết kế hệ thống là bộ truyền động của bạn phải có cuộn kháng DC hoặc cuộn kháng AC để giảm thiểu sóng hài phát ra từ bộ truyền động.

Bộ lọc tích cực thường có các đơn vị 50, 75, 100, 200 và 300 ampe mà bạn có thể kết nối song song. Một lợi ích khác của việc sử dụng bộ lọc tích cực là bạn không thể làm quá tải chúng, bởi vì một khi chúng phát ra dòng điện sóng hài tối đa và hiệu chỉnh hệ số công suất mà chúng có thể, chúng sẽ ngừng sản xuất ở mức đó—cho dù đó là 100 hay 120 ampe, bất kể trường hợp nào.

Sử dụng bộ lọc tích cực trên hệ thống điện của bạn cung cấp một giải pháp cấp hệ thống để bảo vệ sóng hài bên trong và bên ngoài.

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

Giới thiệu sản phẩm

Theo yêu cầu của tiêu chuẩn IEEE 519, tỷ lệ méo dạng sóng hài tổng (THD) phải nhỏ hơn 5%; sử dụng AHF để bù sóng hài từ bậc 2 đến bậc 50 nhằm đáp ứng tiêu chuẩn IEEE 519.

AHF sử dụng CT biến dòng bên ngoài để phát hiện dòng điện lưới hoặc dòng tải theo thời gian thực. AHF dựa trên cấu trúc liên kết 3 mức. Bộ điều khiển DSP+FPGA trích xuất dòng điện sóng sin cơ bản và từng dòng điện sóng hài của tải thông qua biến đổi Fourier nhanh, đồng thời thu được dữ liệu thứ tự thuận, thứ tự nghịch và công suất phản kháng thông qua tọa độ quay dq. Sau đó, bộ chuyển đổi công suất IGBT tạo ra dòng bù có cùng biên độ với sóng hài nhưng ngược cực tính (sóng hài, công suất phản kháng, mất cân bằng), và dòng bù này được đưa vào lưới điện để thực hiện chức năng cải thiện chất lượng điện năng phía lưới, loại bỏ sóng hài trong hệ thống.

Sơ đồ nguyên lý điều khiển AHF

Cấu trúc liên kết hệ thống AHF (Kiến trúc ba mức NPC)

Sơ đồ nguyên lý hoạt động AHF

Danh sách thông số kỹ thuật AHF

Dữ liệu và thông số kỹ thuật
Điện áp định mức (V)	400V	480V	690V
Dòng điện định mức (A)	30A 50A 75A 100A 150A	30A 50A 75A 100A 150A	100A 150A
Tần số hoạt động	50/60Hz±10%(45~66Hz)
Cấu trúc liên kết mạch	NPC ba mức
Chế độ bù	Bù sóng hài, bù công suất phản kháng, bù mất cân bằng tải ba pha
Khả năng lọc sóng hài	Tốt hơn 95% ở tải định mức
Dải lọc	Sóng hài bậc lẻ từ 2 đến 51 (Bù chọn lọc hoặc toàn phần)
Vị trí lắp đặt CT	Phía lưới/tải
Phương thức lắp đặt CT	Vòng hở hoặc vòng kín (vòng hở được khuyến nghị cho vận hành song song)
Hệ thống dây	Ba pha ba dây / Ba pha bốn dây
Số lượng máy song song	≤20 (Một bảng điều khiển có thể điều khiển tối đa 8 thiết bị)
Dự phòng	Bất kỳ thiết bị AHF nào cũng có thể hoạt động độc lập
Mức giảm sóng hài định mức	≥95% (Đối với các méo dạng sóng hài điển hình)
Hiệu suất lọc	Hiệu suất lọc thường là THDi ≤ 5% ở tải định mức (ngay cả trong điều kiện tải khắc nghiệt nhất).
Khả năng quá tải	Có thể chạy liên tục ở 110% dòng định mức và chạy trong 1 phút ở 120% dòng định mức
Hệ số công suất mục tiêu	Có thể điều chỉnh từ -1.0 đến +1.0
Hiệu quả cân bằng tải 3 pha	≤5%, Giảm thiểu thứ tự nghịch và thứ tự không
Khả năng lọc dây trung tính	Gấp 3 lần dòng lọc định mức (trong trường hợp thiết bị 4 dây)
Tần số chuyển mạch/điều khiển	20kHz
Thời gian đáp ứng toàn tải	≤5ms
Giới hạn dòng đầu ra	Tự động giới hạn đầu ra trong phạm vi 100% công suất định mức
Thuật toán điều khiển	FFT thông minh, Thuật toán điều khiển thích ứng
Bộ điều khiển	DSP+FPGA
Bảo vệ	Bảo vệ phần cứng (IGBT ERR), Bảo vệ phần mềm (OV OC OF OL…)
Giao diện truyền thông	RS485 và CAN
Giao diện người-máy	Màn hình ngoài 7 inch / Không màn hình / Màn hình 1.8 inch / (tùy chọn)
Giao thức truyền thông	Mặc định xuất xưởng hỗ trợ giao thức truyền thông từ xa Modbus; giao diện truyền thông sử dụng bus RS485 và CAN, hỗ trợ vận hành bằng ứng dụng điện thoại (tùy chọn).
Độ ồn	<60db (<45db trong quá trình vận hành tốc độ thấp)
Phương pháp lắp đặt	Module nhúng (Giá đỡ), gắn tường, đặt tự do
Cấp bảo vệ	IP20
Phương pháp làm mát	Quạt PWM làm mát không khí thông minh điều chỉnh tốc độ
Màu sắc	RAL7035, RAL9005, Màu sắc tùy chỉnh
Nhiệt độ môi trường	-25~55℃
Độ ẩm tương đối	Tối đa 95%, không ngưng tụ
Độ cao lắp đặt so với mực nước biển	≤3000 ở công suất định mức; giảm công suất phù hợp nếu > 3000 (giảm 1% cho mỗi 100m)
Chứng chỉ	Báo cáo thử nghiệm
Tiêu chuẩn thực hiện	IEEE 519

Tác hại và nguyên nhân của sóng hài (Tham khảo: Fuji Electric)

Có nhiều thiết bị điện có đặc tính hoạt động phi tuyến; ngay cả khi điện áp đặt vào có dạng sin, dòng điện mà thiết bị tiêu thụ có dạng không sin. Các thiết bị phi tuyến này được sử dụng trong mạch phân phối điện tạo ra dòng điện phi tuyến và sau đó gây ra méo dạng điện áp. Các dòng điện và điện áp phi tuyến này thường được gọi là dòng điện và điện áp sóng hài. Nếu các sóng hài này bị bỏ qua hoặc không được phát hiện, chúng có thể gây ra các điều kiện cộng hưởng sóng hài, dẫn đến các vấn đề vận hành hệ thống, gây ra khiếu nại từ khách hàng, giảm tuổi thọ của thiết bị điện cũng như giảm hiệu suất và hiệu quả hoạt động. Dòng điện và điện áp sóng hài có thể gây ra nhiều tác động bất lợi cho chính hệ thống điện và các tải kết nối. Một số tác động này bao gồm hoạt động sai của thiết bị điện tử, hỏng tụ điện, quá nhiệt máy biến áp và dây trung tính, quá nhiệt quá mức trong máy điện quay.

AHF hoạt động như thế nào? (Tham khảo: Eaton)

Sóng hài đến từ tải phi tuyến. Bộ lọc tích cực, còn được gọi là bộ hiệu chỉnh sóng hài, là các thiết bị song song hoạt động giống như hệ thống khử tiếng ồn và tiêm các tần số bằng và ngược chiều để giảm thiểu sóng hài. Các bộ lọc cũng có thể cung cấp thêm dòng điện để hiệu chỉnh hệ số công suất. Vì vậy, những gì còn lại từ nguồn chảy ngược về lưới điện chỉ là một dòng điện sạch, đẹp và cùng pha.

Ví dụ: nếu chúng ta chạy bốn bộ truyền động tần số thay đổi 6 xung cùng một lúc, chúng ta sẽ có một phổ sóng hài gồm các sóng hài bậc 5, 7, 11 và 13. Dạng sóng sẽ hiển thị một lượng đáng kể dòng điện sóng hài trong tổng méo dạng sóng hài. Khi bộ lọc tích cực được bật, nó sẽ tiêm các sóng hài bằng và ngược chiều để triệt tiêu những gì đang có. Dạng sóng lúc này sẽ sạch và cùng pha. Nếu chúng ta quay lại và xem xét phổ sóng hài, độ méo dạng dòng điện là rất thấp.

Việc thêm bộ lọc tích cực có thể là một giải pháp sóng hài tốt cho hệ thống điện. Mặc dù đắt hơn các lựa chọn khác, nhưng nếu bạn có nhiều bộ truyền động chạy liên tục và nhiều bộ truyền động dự phòng, bộ lọc sóng hài sẽ là một cách đáng tin cậy để thu thập tất cả các sóng hài phát ra từ tải. Tuy nhiên, một điều quan trọng cần biết từ quan điểm thiết kế hệ thống là bộ truyền động của bạn phải có cuộn kháng DC hoặc cuộn kháng AC để giảm thiểu sóng hài phát ra từ bộ truyền động.

Bộ lọc tích cực thường có các đơn vị 50, 75, 100, 200 và 300 ampe mà bạn có thể kết nối song song. Một lợi ích khác của việc sử dụng bộ lọc tích cực là bạn không thể làm quá tải chúng, bởi vì một khi chúng phát ra dòng điện sóng hài tối đa và hiệu chỉnh hệ số công suất mà chúng có thể, chúng sẽ ngừng sản xuất ở mức đó—cho dù đó là 100 hay 120 ampe, bất kể trường hợp nào.

Sử dụng bộ lọc tích cực trên hệ thống điện của bạn cung cấp một giải pháp cấp hệ thống để bảo vệ sóng hài bên trong và bên ngoài.