اجزای یک فیلتر فعال هیبریدی چیست؟

به عنوان تامین کننده فیلترهای فعال هیبریدی، اغلب در مورد اجزای کلیدی که این دستگاه های پیچیده را تشکیل می دهند، سؤال می شود. در این پست وبلاگ، من به اجزای مختلف یک فیلتر فعال هیبریدی می پردازم و عملکرد آنها و نحوه کار آنها با هم برای کاهش هارمونیک موثر و بهبود کیفیت توان را توضیح می دهم.

1. مبدل الکترونیکی قدرت

مبدل الکترونیکی قدرت قلب یک فیلتر فعال هیبریدی است. وظیفه تولید جریان های جبرانی است که برای مقابله با جریان های هارمونیک به سیستم قدرت تزریق می شود. متداول ترین نوع مبدل الکترونیکی قدرت در فیلترهای هیبریدی اکتیو اینورتر منبع ولتاژ (VSI) است.

یک VSI از مجموعه ای از دستگاه های نیمه هادی قدرت، مانند ترانزیستورهای دوقطبی عایق - گیت (IGBT) تشکیل شده است. این IGBT ها با تکنیک مدولاسیون عرض پالس (PWM) کنترل می شوند. سیگنال PWM الگوی سوئیچینگ IGBT ها را تعیین می کند، که به نوبه خود میزان و فاز ولتاژ خروجی VSI را کنترل می کند. با تنظیم ولتاژ خروجی، VSI می تواند جریان های جبرانی مورد نیاز را تولید کند.

مبدل الکترونیکی قدرت باید زمان پاسخگویی سریعی داشته باشد تا بتواند جریان های هارمونیک در حال تغییر سریع در سیستم قدرت را ردیابی کند. همچنین باید بتواند سطوح توان بالایی را مدیریت کند، زیرا برای تزریق مقادیر قابل توجهی جریان جبران کننده لازم است.

2. سیستم کنترل

سیستم کنترل یک فیلتر اکتیو هیبریدی نقش مهمی در عملکرد آن ایفا می کند. وظیفه تشخیص جریان های هارمونیک در سیستم قدرت و محاسبه جریان های جبرانی مناسبی که توسط مبدل الکترونیکی قدرت تولید می شود را بر عهده دارد.

سیستم کنترل معمولاً از یک واحد تشخیص هارمونیک و یک واحد تولید مرجع جریان تشکیل شده است. واحد تشخیص هارمونیک از تکنیک های مختلفی مانند تبدیل فوریه سریع (FFT) برای تجزیه و تحلیل شکل موج جریان در سیستم قدرت و شناسایی اجزای هارمونیک استفاده می کند. هنگامی که اجزای هارمونیک شناسایی می شوند، واحد تولید مرجع جریان جریان های مرجعی را که مبدل الکترونیکی قدرت باید برای خنثی کردن جریان های هارمونیک ایجاد کند، محاسبه می کند.

سیستم کنترل علاوه بر تشخیص جریان هارمونیک و محاسبه جریان مرجع، باید از پایداری و قابلیت اطمینان فیلتر اکتیو هیبریدی نیز اطمینان حاصل کند. شرایط عملکرد فیلتر مانند دمای دستگاه های نیمه هادی برق و ولتاژ DC-link را کنترل می کند و در صورت مشاهده هرگونه شرایط غیرعادی اقدامات لازم را انجام می دهد.

3. اجزای فیلتر غیرفعال

فیلترهای اکتیو هیبریدی مزایای فیلترهای فعال و غیرفعال را ترکیب می کنند. اجزای فیلتر غیرفعال بخش مهمی از فیلتر فعال هیبریدی هستند. آنها عمدتا برای ارائه یک مسیر امپدانس کم برای جریان های هارمونیک در فرکانس های خاص استفاده می شوند.

رایج ترین اجزای فیلتر غیرفعال شامل سلف ها و خازن ها هستند. این قطعات در پیکربندی های مختلف، مانند سری یا موازی، برای تشکیل مدارهای تشدید به هم متصل می شوند. هر مدار تشدید بر روی یک فرکانس هارمونیک خاص تنظیم می شود، به طوری که می تواند به طور موثر جریان های هارمونیک را در آن فرکانس جذب کند.

فیلترهای غیرفعال این مزیت را دارند که نسبتاً ساده و مقرون به صرفه هستند. آنها می توانند مقادیر زیادی جریان هارمونیک را بدون مصرف انرژی قابل توجهی اداره کنند. با این حال، آنها از نظر انتخاب فرکانس و سازگاری محدودیت هایی دارند. با ترکیب آنها با فیلترهای فعال، فیلتر اکتیو هیبریدی می تواند بر این محدودیت ها غلبه کند و عملکرد بهتری ارائه دهد.

4. DC - خازن لینک

خازن DC-link یک جزء مهم در مبدل الکترونیکی قدرت یک فیلتر اکتیو هیبریدی است. بین یکسو کننده ورودی و اینورتر خروجی مبدل متصل می شود.

وظیفه اصلی خازن DC-link ذخیره انرژی و حفظ ولتاژ DC پایدار است. در حین کار مبدل الکترونیکی قدرت، جریان عبوری از آن ثابت نیست. خازن DC-link یک بافر برای صاف کردن نوسانات جریان و ولتاژ فراهم می کند. این کمک می کند تا اطمینان حاصل شود که ولتاژ در سراسر اینورتر ثابت می ماند، که برای عملکرد صحیح مبدل ضروری است.

اندازه و رتبه خازن DC-link با دقت بر اساس توان فیلتر Hybrid Active و الزامات سیستم کنترل انتخاب می شود. یک خازن بزرگتر می تواند ذخیره انرژی بیشتر و پایداری ولتاژ بهتر را فراهم کند، اما هزینه و اندازه فیلتر را نیز افزایش می دهد.

5. ترانسفورماتور رابط

ترانسفورماتور رابط برای اتصال فیلتر فعال هیبریدی به سیستم قدرت استفاده می شود. چندین هدف مهم را دنبال می کند.

در مرحله اول، عایق الکتریکی بین سیستم قدرت و فیلتر فعال را فراهم می کند. این جداسازی به محافظت از فیلتر اکتیو در برابر نوسانات ولتاژ بالا و خطا در سیستم قدرت کمک می کند و همچنین از تاثیر تداخل فیلتر فعال بر سیستم قدرت جلوگیری می کند.

در مرحله دوم، ترانسفورماتور رابط می تواند برای مطابقت با سطوح ولتاژ بین سیستم قدرت و فیلتر فعال استفاده شود. ولتاژ خروجی مبدل الکترونیکی قدرت ممکن است با ولتاژ سیستم قدرت یکسان نباشد. ترانسفورماتور رابط می تواند برای اطمینان از اتصال مناسب، ولتاژ را افزایش یا کاهش دهد.

در نهایت، ترانسفورماتور رابط همچنین می تواند با کاهش اعوجاج هارمونیک در سیستم قدرت، به بهبود عملکرد فیلتر اکتیو هیبریدی کمک کند. این می تواند به عنوان بخشی از مدار کلی فیلتر عمل کند و اثر فیلتر را بیشتر کند.

اصل کار فیلترهای فعال ترکیبی

همه این اجزا برای رسیدن به جبران هارمونیک موثر هماهنگ عمل می کنند. واحد تشخیص هارمونیک در سیستم کنترل به طور مداوم جریان در سیستم قدرت را کنترل می کند و اجزای هارمونیک را شناسایی می کند. بر اساس اطلاعات هارمونیک شناسایی شده، واحد تولید مرجع جریان، جریان های مرجع را محاسبه می کند.

سپس مبدل الکترونیکی قدرت، جریان های جبرانی را با توجه به جریان های مرجع تولید می کند. این جریان های جبران کننده از طریق ترانسفورماتور رابط به سیستم قدرت تزریق می شود. در همین حال، اجزای فیلتر غیرفعال جریان های هارمونیک را در فرکانس های تنظیم شده خود جذب می کنند. خازن DC-link عملکرد پایدار مبدل الکترونیکی قدرت را تضمین می کند.

مزایای فیلترهای اکتیو هیبریدی

فیلترهای هیبریدی اکتیو مزایای متعددی نسبت به فیلترهای فعال یا غیرفعال سنتی دارند. آنها می توانند درجه بالایی از جبران هارمونیک را در طیف وسیعی از فرکانس ها ارائه دهند. ترکیبی از اجزای فعال و غیرفعال آنها به آنها اجازه می دهد تا مقادیر زیادی جریان هارمونیک را با هزینه نسبتا کم اداره کنند. آنها همچنین در مقایسه با فیلترهای غیر فعال با تغییر شرایط سیستم قدرت سازگارتر هستند.

اگر به دنبال راه حلی برای بهبود کیفیت برق سیستم الکتریکی خود با کاهش هارمونیک هستید،فیلتر هارمونیک فعال،فیلتر هارمونیک Acوفیلتر اکتیو پاورانتخاب های عالی هستند فیلترهای Hybrid Active ما با اجزای خوش طراحی خود می توانند نیازهای خاص شما را برآورده کنند.

برای خرید با ما تماس بگیرید

ما می دانیم که هر سیستم قدرت منحصر به فرد است و شما ممکن است الزامات خاصی برای کاهش هارمونیک داشته باشید. چه با یک برنامه صنعتی در مقیاس کوچک و چه با یک سیستم برق تجاری در مقیاس بزرگ سر و کار دارید، تیم کارشناسان ما می توانند مشاوره حرفه ای و راه حل های سفارشی را به شما ارائه دهند.

اگر به فیلترهای هیبریدی اکتیو ما علاقه دارید و می خواهید در مورد جزئیات خرید صحبت کنید، لطفاً با ما تماس بگیرید. ما متعهد به ارائه محصولات با کیفیت بالا و خدمات پس از فروش عالی به شما هستیم.

مراجع

• Hingorani, NG, & Gyugyi, L. (2000). درک حقایق: مفاهیم و فناوری سیستم های انتقال AC انعطاف پذیر مطبوعات IEEE.
• Akagi, H., Kanazawa, Y., & Nabae, A. (1984). جبران کننده های توان راکتیو آنی شامل دستگاه های سوئیچینگ بدون اجزای ذخیره انرژی. IEEE Transactions on Industry Applications، 20(3)، 625 - 630.