Филтрҳои қувваи фаъол (APF) ва филтрҳои ғайрифаъол

Бечора Сифати барқ Барои тиҷорат дар саросари ҷаҳон талафоти бузурги молиявӣ ба бор меорад. Ин боиси қатъ шудани кори серверҳо, осеб расонидан ба таҷҳизоти ҳассоси тиббӣ ва халалдор шудани истеҳсолоти саноатӣ мегардад. Ифлосшавии гармонӣ дар шабакаи барқ ​​сабаби асосии ин мушкилот аст. Тадқиқотҳо нишон медиҳанд, ки сифати пасти барқ ​​ба тиҷоратҳои аврупоӣ ҳар сол беш аз 150 миллиард евро зарар мерасонад [1].

Бо вуҷуди ин хатарҳо, бисёре аз муҳандисон то ҳол усули ғайрифаъоли анъанавиро интихоб мекунанд Филтри гармоникӣс. Онҳо ба таври нодуруст бовар доранд, ки ин системаҳо «бехатартар ва аз ҷиҳати хароҷот самараноктар» мебошанд.

Аммо, дар муҳитҳои имрӯзаи динамикии барқӣ, ин идея кӯҳна шудааст. Ин мақола филтрҳои қувваи фаъол (APF) ва филтрҳои ғайрифаъолро муқоиса мекунад. Он нишон медиҳад, ки чаро иддаои "ғайрифаъол бехатартар аст" афсона аст. Он инчунин шарҳ медиҳад, ки чӣ гуна технологияи APF сифати аълои барқро таъмин мекунад.

1. Афсонаи "Ғайрифаъол бехатартар аст": Чаро филтрҳои кӯҳна дар шабакаҳои муосир кор намекунанд

Филтрҳои ғайрифаъол аз схемаҳои танзимшудаи LC истифода мебаранд. Инҳо индукторҳо (спиралҳо) ва конденсаторҳоро дар бар мегиранд. Онҳо барои нест кардани басомадҳои мушаххаси гармоникаҳо, ба монанди гармоникаҳои тартиби 5 ё 7, равона шудаанд. Онҳо ба қувваи беруна ниёз надоранд ва ба назар содда менамоянд. Аммо онҳо ҳангоми истифода бо борҳои ғайрихаттии муосир камбудиҳои возеҳро нишон медиҳанд:

• Хатари резонанс: Филтрҳои ғайрифаъол метавонанд бо импеданси шабакаи барқӣ резонанс кунанд. Ин метавонад басомадҳои гармоникиро аз 3 то 5 маротиба қавитар кунад. Ин метавонад боиси аз кор мондани конденсатор, аз ҳад зиёд гарм шудани трансформатор ва корношоям шудани автомати муҳофизатӣ гардад [5].
• Ҷуброни статикӣ: Ин системаҳо барои басомадҳои муқаррарӣ мебошанд. Онҳо наметавонанд ба шароити тағйирёбандаи бор мутобиқ шаванд. Аз ин рӯ, онҳо шояд ислоҳи кофӣ надиҳанд. Дар баъзе ҳолатҳо, онҳо ҳатто метавонанд ноустувории шабакаро аз сабаби резонанс бадтар кунанд.
• Вокуниши суст ба сарбориҳои динамикӣ: Дастгоҳҳои муосири электронӣ ба монанди дискҳои басомади тағйирёбанда (VFD), таъминоти барқи бефосила (UPS) ва дигар таъминоти барқ ​​гармоникаҳои зудтағйирёбандаро эҷод мекунанд. Филтрҳои ғайрифаъол барои пайгирии ин тағйироти зуд дар шаклҳои мавҷи таҳрифшуда ва қувваи реактивӣ хеле сустанд.
• Фазои зиёдро ишғол мекунад: Барои хуб филтр кардан, ин системаҳо ба қисмҳои калон ниёз доранд. Ин системаҳо аксар вақт калонҳаҷм буда, фазои зиёди насбкуниро ишғол мекунанд.

Таҳқиқот дар Амалиётҳои IEEEтасдиқ мекунанд, ки филтрҳои ғайрифаъол аксар вақт сатҳи таҳрифи ҷараёни умумии гармоникӣ (THDi)-ро дар истифодаи воқеӣ аз 8% то 15% нигоҳ медоранд. Ин ба қоидаҳои қатъии системаҳои муосири энергетикӣ мувофиқат намекунад [5].

2. Филтрҳои қувваи фаъол (APF): Тозакунии қувваи интеллектуалӣ барои ниёзҳои имрӯза

Филтрҳои қувваи фаъол (APF) як қадами бузурге дар технология мебошанд. Онҳо аз электроникаи қувваи зуд барои кам кардани таҳрифи гармоникӣ ва ислоҳи қувваи реактивӣ истифода мебаранд. Бар хилофи системаҳои ғайрифаъол, APFҳо шабакаро дар вақти воқеӣ назорат мекунанд. Онҳо ислоҳи динамикиро таъмин мекунанд. Ин ба монанди бекоркунии садои фаъол барои системаҳои барқӣ аст.

APF-ҳо ба шабака ба таври мувозӣ пайваст мешаванд. Протсессорҳои сигнали рақамии баландсифат (DSP) транзисторҳои дуқутбаи изолятсияшудаи дарвозаро (IGBT) идора мекунанд. Онҳо бо басомади то 25,6 кГц иваз мешаванд. Система ҷараёнҳои шабакаро ҳазорҳо маротиба дар як сония тафтиш мекунад. Он қисмҳои гармоникиро аз тартиби 2 то 50-ум пайдо мекунад. Басомади асосӣ одатан 50/60 Гц аст. Гармоникҳо зарбҳои асосии мебошанд. APF ҷараёни ҷубронро тавлид ва ворид мекунад. Ин ҷараён андозааш якхела аст, аммо фазаи муқобил ба гармоникҳои ошкоршуда дорад. APF дар ≤5 миллисония посух медиҳад. Он ҷараёни шабакаро мавҷи синуси қариб комил мегардонад [7].

Афзалиятҳои асосии APF Yingtong:

• Идоракунии пурраи гармоникӣ: Он гармоникаҳоро аз тартиби 2 то 50 филтр мекунад. Танзимоти шабака ё намуди боркунӣ муҳим нест.
• Дақиқ ва зуд: Вақти зуди посухи ≤5мс THDibel-ро дар зери 5% нигоҳ медорад. Ин ҳатто ҳангоми борҳои зудтағйирёбанда дуруст аст.
• Ҳалли ҳамаҷониба: Он номутавозинии гармоникаҳо, қувваи реактивӣ ва номутавозинии ҷараёни сефазаро ислоҳ мекунад. Ин ҳалли пурраро барои сифати барқ ​​​​таъмин мекунад.
• Хатари резонанс вуҷуд надорад: APF-ҳо ҷараёнро фаъолона ворид мекунанд. Онҳо ба схемаҳои танзимшуда такя намекунанд. Ин хатари резонанси шабакаро, ки тарҳҳои ғайрифаъол доранд, кам мекунад.
• Қавӣ ва пойдор: Он аз тарҳи сесатҳа ва қисмҳои хуб (ба монанди DSP-ҳои пешрафта, IGBT-ҳои баландсифат ва конденсаторҳои дарозмуддат) истифода мебарад. Ин устувориро таъмин мекунад.

3. Муқоиса: APF ва филтрҳои ғайрифаъол

Стандартҳои байналмилалӣ, ба монанди IEEE 519-2022, маҳдудиятҳои қатъиро барои таҳрифи гармоникӣ муқаррар мекунанд. Барои аксари истифодаҳои саноатӣ, таҳрифи шиддати гармоникии ягона (тартиби 3-11) бояд аз 4% камтар бошад. Таҳрифи умумии талабот (TDD) бояд аз 5% камтар бошад [3, 4]. Филтрҳои ғайрифаъол аксар вақт барои риояи ин қоидаҳо, махсусан бо борҳои динамикӣ, душворӣ мекашанд. Технологияи APF ҳамеша аз ин стандартҳо берун меравад.

4. Мисолҳои воқеӣ: Лоиҳаҳои ҷаҳонии APF Yingtong

Ширкати Yingtong APF зиёда аз 10,000 модули APF/SVG-ро дар зиёда аз 40 кишвар ҷойгир кардааст. Он зиёда аз 3000 лоиҳаро ба анҷом расонидааст. Он мушкилоти ҷиддии сифати нерӯи барқро дар бисёр соҳаҳо ҳал кардааст. Он фоидаҳои бузурги иқтисодӣ ва эътимоднокии амалиётӣ меорад.

Таҳқиқоти парванда 1: Идоракунии гармоникӣ дар маркази додаҳо

• Мушкилот: Маркази додаҳои калон дар Гуйчжоу, Чин дорои ифлосшавии гармоникии бад ва сарбориҳои реактивии сиғимӣ буд. Системаҳои UPS ва манбаъҳои барқи коммутатсионӣ боиси ин шуданд. Ин ба устувории таҷҳизоти дақиқ таҳдид мекард.
• Ҳал: Системаи гибридии Yingtong APF ва SVG истифода шуд.
• Натиҷаҳо: THDi аз 32.8% то 3.6% коҳиш ёфт. Коэффисиенти қувваи система аз 0.94 то 1.0 коҳиш ёфт. Ин амал бомуваффақият нокомиҳои серверро, ки аз сабаби гармоник ба вуҷуд омадаанд, қатъ кард.

Таҳқиқоти парвандаи 2: Гармоникҳои кӯраи саноати металлӣ

• Мушкилот: Корхонаи коркарди металл дар Уси, Чин, аз печҳои басомади миёна истифода мебурд. Ин печҳо гармоникаҳои аз ҳад зиёд истеҳсол мекарданд. Ин боиси садои баланди трансформатор ва зуд-зуд таркиши фишангҳо мешуд. Истеҳсолот қатъ гардид.
• Ҳал: Барои кам кардани гармоникаҳо APF-и 350A Yingtong истифода шуд.
• Натиҷаҳо: Шаклҳои мавҷи таҳрифшуда ба мавҷҳои ҳамвори синусӣ табдил ёфтанд. THDi аз 61,3% то 3,5% якбора коҳиш ёфт. Ин ҳама мушкилоти садо ва сахтафзорро ҳал кард. Он кори пайвастаро таъмин кард.

Расми 1. Муқоисаи шакли мавҷи ҷорӣ пеш аз ва баъд аз коҳиш додани APF. Ин нишон медиҳад, ки чӣ тавр APF мавҷи таҳрифшударо ба мавҷи синуси тоза табдил медиҳад ва исбот мекунад, ки он гармоникаҳоро коҳиш медиҳад.

Расми 2. Муқоисаи спектрҳои гармоникӣ пеш аз ва баъд аз коҳиш додани APF. Ин диаграмма коҳиши назарраси сатҳҳои гуногуни гармоникӣ ва THDi-и умумиро нишон медиҳад. Он қобилияти дақиқ ва пурраи мустаҳкамкунии гармоникӣ дар APF-ро нишон медиҳад.

Таҳқиқоти парванда 3: Ислоҳи VFD дар саноати кимиё

• Мушкилот: Хатҳои истеҳсолии автоматии гурӯҳи Nantong Hengli дорои борҳои ғайрихаттии зуд тағйирёбанда буданд (масалан, VFD барои насосҳо). Ин борҳо мушкилоти ҷиддии сифати нерӯи барқро ба бор меоварданд.
• Ҳал: APF-и Yingtong 500A насб карда шуд.
• Натиҷаҳо: Шароити гармонӣ хеле беҳтар шуд. Ин қувваи устувор ва кори пайвастаро дар муҳити мураккаби саноатӣ таъмин кард.

5. Хулоса: Интихоби оқилона барои системаҳои муосири барқ

То соли 2026, истифодаи филтрҳои ғайрифаъол маънои хароҷоти пинҳониро дорад. Инҳо иборатанд аз носамаранокии энергия ва ҷавобгӯ набудан ба стандартҳои муосир ба монанди IEEE 519. Филтрҳои фаъоли барқи Yingtong як роҳи ҳалли фаврӣ, бисёрфунксионалӣ ва оқилона барои сифати беҳтари барқро пешниҳод мекунанд.

Интихоби роҳи ҳалли сифати барқ ​​маънои ба самаранокии амалиётӣ, мӯҳлати хизмати таҷҳизот ва қоидаҳо нигоҳ карданро дорад. Технологияи APF беҳтарин роҳи ҳал барои системаҳои мураккаби энергетикии имрӯза аст. Бо гузаштан аз афсонаи "ғайрифаъол бехатартар аст" ба технологияи самараноки APF, ширкатҳо метавонанд устувории бештари барқӣ, хароҷоти камтари амалиётӣ ва эътимоднокии беҳтарро ба даст оранд.

Адабиёт

[1] Леонардо Энерҷӣ. (2008). Тадқиқоти сифати нерӯи барқи Аврупо.
[2] Боллен, MHJ, ва Гу, IYH (2012). Арзиши пинҳонии сифати пасти барқ. ResearchGate.
[3] Ассотсиатсияи стандартҳои IEEE. (2022). IEEE 519-2022.
[4] Comsys. (nd). Сифати барқ ​​– IEEE 519-2022.
[5] Бенчаиб, А., ва Бенетту, А. (2015). Иқтидори баланди филтри фаъол дар муқоиса бо филтри ғайрифаъол. ResearchGate.
[6] Изхар, М. ва дигарон (2004). Самаранокии филтри қувваи ғайрифаъол ва фаъол дар кам кардани гармоникаҳо. IEEE Xplore.
[7] Yingtong Electric. (2026). Дастури маҳсулоти филтри қувваи фаъоли силсилаи YTPQC-APF.