ตัวกรองฮาร์มอนิกแบบแอคทีฟ MOSFET ซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) รุ่น Ultra AHF

ฮาร์โมนิกส์คืออะไร?

ฮาร์โมนิกส์หมายถึงความถี่เพิ่มเติมที่ปรากฏในระบบไฟฟ้า ซึ่งเป็นผลคูณของความถี่พื้นฐาน ในระบบไฟฟ้าในอุดมคติ ความถี่พื้นฐานโดยทั่วไปจะอยู่ที่ 50 หรือ 60 เฮิรตซ์ ขึ้นอยู่กับภูมิภาค อย่างไรก็ตาม เนื่องจากการมีอยู่ของโหลดที่ไม่เป็นเชิงเส้นและการรบกวนอื่นๆ ฮาร์โมนิกส์จึงสามารถเกิดขึ้นในระบบได้

ฮาร์โมนิกส์จากโหลดที่ไม่เป็นเชิงเส้น

โหลดเชิงเส้น เช่น อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลัง (เช่น วงจรเรียงกระแส อินเวอร์เตอร์ ตัวขับความถี่แปรผัน) อาจทำให้เกิดการบิดเบือนในรูปคลื่นกระแสไฟฟ้า ส่งผลให้เกิดกระแสฮาร์มอนิก กระแสฮาร์มอนิกเหล่านี้มีคลื่นความถี่ที่เป็นจำนวนเต็มเท่าของความถี่พื้นฐาน ตัวอย่างเช่น ฮาร์มอนิกที่ 2 เป็นสองเท่าของความถี่พื้นฐาน ฮาร์มอนิกที่ 3 เป็นสามเท่าของความถี่พื้นฐาน และอื่นๆ

ฮาร์โมนิกส์มีผลอย่างไรบ้าง?

ฮาร์โมนิกส์คือส่วนประกอบความถี่ที่เป็นจำนวนเต็มเท่าของความถี่พื้นฐานในระบบไฟฟ้า ในระบบไฟฟ้ากำลัง ฮาร์โมนิกส์อาจเกิดจากโหลดที่ไม่เป็นเชิงเส้น เช่น อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลัง อุปกรณ์ขับเคลื่อนความเร็วแปรผัน และอุปกรณ์ให้แสงสว่างบางประเภท โหลดที่ไม่เป็นเชิงเส้นเหล่านี้ทำให้เกิดรูปคลื่นกระแสไฟฟ้าที่ไม่เป็นรูปคลื่นไซน์ ส่งผลให้เกิดการบิดเบือนฮาร์โมนิกส์ในรูปคลื่นแรงดันและกระแสของระบบไฟฟ้ากำลัง

อุปกรณ์ที่ก่อให้เกิดฮาร์โมนิกส์ที่พบได้บ่อยที่สุดมีดังต่อไปนี้: แหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง, เครื่องเชื่อม, UPS, ตัวแปลงความถี่แบบเก่าที่ใช้เทคโนโลยีตัวแปลงพลังงานไทริสเตอร์, ตัวขับมอเตอร์, ตัวแปลงที่มีตัวเรียงกระแสแบบควบคุม, ตัวควบคุม DC สำหรับไดรฟ์ DC, เตาอบแบบเหนี่ยวนำ

อุปกรณ์ที่ก่อให้เกิดฮาร์มอนิกส์ที่พบได้บ่อยที่สุดจากโหลดที่ไม่เป็นเชิงเส้น

ฮาร์โมนิกส์มีผลอย่างไรบ้าง?

ผลกระทบของฮาร์โมนิกสามารถแบ่งออกได้เป็นหลายด้าน:

● อุปกรณ์ร้อนเกินไป: กระแสฮาร์มอนิกที่ไหลผ่านหม้อแปลง สายเคเบิล และส่วนประกอบอื่นๆ อาจทำให้เกิดความร้อนสูงขึ้นเนื่องจากการสูญเสียเพิ่มเติมที่เกี่ยวข้องกับฮาร์มอนิก ซึ่งอาจนำไปสู่การลดอายุการใช้งานของอุปกรณ์ ต้นทุนการบำรุงรักษาที่เพิ่มขึ้น และอาจถึงขั้นทำให้อุปกรณ์เสียหายได้

● การบิดเบือนกระแสและแรงดัน: กระแสฮาร์มอนิกสามารถทำให้เกิดการบิดเบือนแรงดัน ส่งผลให้รูปคลื่นแรงดันไฟเลี้ยงผิดเพี้ยน ซึ่งอาจส่งผลกระทบต่ออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ไวต่อการเปลี่ยนแปลง ทำให้เกิดการทำงานผิดปกติและอัตราข้อผิดพลาดเพิ่มขึ้น นอกจากนี้ กระแสฮาร์มอนิกยังสามารถไหลผ่านตัวนำกลาง ทำให้เกิดการบิดเบือนกระแสในตัวนำกลางและเกิดความร้อนเพิ่มเติมในตัวนำกลางได้

● การสั่นพ้อง: ฮาร์โมนิกส์สามารถมีปฏิสัมพันธ์กับอิมพีแดนซ์ของระบบและสร้างสภาวะการสั่นพ้อง ซึ่งการตอบสนองของระบบต่อความถี่บางช่วงจะถูกขยายให้ใหญ่ขึ้น การสั่นพ้องอาจนำไปสู่การบิดเบือนของแรงดันและกระแสไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้น ความเสียหายต่ออุปกรณ์ และความไม่เสถียรของระบบ

● คุณภาพไฟฟ้าเสื่อมลง: ฮาร์โมนิกส์อาจทำให้คุณภาพไฟฟ้าลดลง รวมถึงค่าตัวประกอบกำลังลดลง ค่าความผิดเพี้ยนฮาร์โมนิกส์รวม (THD) เพิ่มขึ้น และความสมมาตรของรูปคลื่นผิดเพี้ยน ปัญหาเหล่านี้อาจส่งผลให้เกิดการสูญเสียพลังงานเพิ่มขึ้น ประสิทธิภาพของระบบลดลง และค่าไฟฟ้าสูงขึ้น

● การรบกวน: ฮาร์โมนิกส์สามารถก่อให้เกิดการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI) ในระบบสื่อสาร ส่งผลกระทบต่อการทำงานของอุปกรณ์ที่ไวต่อการรบกวน เช่น ระบบโทรคมนาคม ระบบเสียง/วิดีโอ และเครือข่ายข้อมูล

เพื่อลดผลกระทบของฮาร์โมนิกส์ สามารถใช้มาตรการต่างๆ ได้ เช่น การใช้ตัวกรองฮาร์โมนิกส์ การออกแบบและใช้งานระบบไฟฟ้าที่มีการบิดเบือนฮาร์โมนิกส์ต่ำ และการปฏิบัติตามมาตรฐานและแนวทางที่เกี่ยวข้องสำหรับการควบคุมฮาร์โมนิกส์

มิติ

ตัวกรองฮาร์โมนิกแบบแอคทีฟ Intone Power-AHF

ตัวกรองฮาร์มอนิกแบบแอคทีฟ Intone Power AHF เป็นโซลูชันที่สมบูรณ์แบบและครอบคลุมสำหรับปัญหาคุณภาพไฟฟ้าของโครงข่ายไฟฟ้า เช่น กำลังไฟฟ้าปฏิกิริยาฮาร์มอนิก และความไม่สมดุลของโหลดสามเฟส Intone Power AHF ซึ่งต่อขนานกับโครงข่ายไฟฟ้า สามารถตรวจจับคลื่นฮาร์มอนิกในโครงข่ายไฟฟ้าได้ทันเวลา สร้างกระแสชดเชยเฟสย้อนกลับผ่านตัวแปลง และกรองคลื่นฮาร์มอนิกในโครงข่ายไฟฟ้าแบบไดนามิก

ตัวกรองฮาร์มอนิกแบบแอคทีฟ Intone Power-AHF เป็นผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังแบบคงที่ที่ใช้ตรรกะดิจิทัลและเซมิคอนดักเตอร์ IGBT ในการสร้างรูปคลื่นกระแสไฟฟ้าที่ฉีดเข้าไปในเครือข่ายไฟฟ้าเพื่อยกเลิกกระแสฮาร์มอนิกที่เกิดจากโหลดที่ไม่เป็นเชิงเส้น AHF ใช้หม้อแปลงกระแสในการวัดกระแสโหลดเพื่อกำหนดปริมาณกระแสฮาร์มอนิกที่มีอยู่ การทำงานของ AHF ไม่ได้รับผลกระทบจากรูปแบบโหลดที่หลากหลายและโครงสร้างของโครงข่ายไฟฟ้า และจะไม่ก่อให้เกิดการแกว่งของฮาร์มอนิกไปพร้อมกับระบบ จึงสามารถควบคุมฮาร์มอนิกได้อย่างสมบูรณ์แบบภายใต้โหลดที่หลากหลาย

โครงสร้างโทโพโลยีภายในของตัวกรองฮาร์มอนิกแบบแอคทีฟ

นอกจากนี้ AHF ยังมีความสามารถในการแก้ไขปัญหาค่าตัวประกอบกำลังไฟฟ้า (DPF) ที่ไม่ดี และการปรับสมดุลกระแสไฟฟ้าหลัก การแก้ไข DPF สามารถทำได้ทั้งกับโหลดแบบนำหน้า (ตัวเก็บประจุ) หรือโหลดแบบล้าหลัง (ตัวเหนี่ยวนำ) ที่ทำให้ DPF ไม่ดี การปรับสมดุลกระแสไฟฟ้าหลักทำได้โดยการวัดกระแสลำดับลบที่มีอยู่ และฉีดกระแสลำดับลบผกผันเข้าไปเพื่อปรับสมดุลกระแสสำหรับเครือข่ายต้นทาง ในขณะเดียวกัน Intone Power-AHF ยังมีฟังก์ชันในการควบคุมความไม่สมดุลของกระแสโหลดสามเฟส จึงสามารถจัดการปัญหาคุณภาพพลังงานต่างๆ ในโครงข่ายไฟฟ้าได้อย่างครอบคลุม

หน้าที่หลัก

● การผสมผสานระหว่างวิธี FFT และทฤษฎีพลังงานทันที

● ฟังก์ชั่นหลากหลาย – ผสานรวมการลดฮาร์มอนิก การแก้ไขค่าตัวประกอบกำลัง (ทั้งกำลังเหนี่ยวนำและกำลังคาปาซิเตอร์) และการชดเชยความไม่สมดุล

● ช่วงการกรองฮาร์มอนิกกว้าง: ตั้งแต่ฮาร์มอนิกอันดับที่ 2 ถึง 51

● การแก้ไขความไม่สมดุลที่ยอดเยี่ยม: ทั้งลำดับลบและศูนย์ ช่วยลดกระแสกลาง

● ประสิทธิภาพการกรองฮาร์มอนิกสูงกว่า 98.4%

หน้าที่หลักของตัวกรองฮาร์มอนิกแบบแอคทีฟ

● เวลาตอบสนองรวดเร็ว: น้อยกว่า 5 มิลลิวินาที

● ความเสถียรสูง – ป้องกันการเกิดเสียงสะท้อนเนื่องจากการกำจัดฮาร์โมนิกอัตโนมัติ

● ช่วงแรงดันไฟฟ้าและความถี่ขาเข้าที่กว้าง ช่วยให้สามารถปรับตัวเข้ากับสภาพแวดล้อมทางไฟฟ้าที่รุนแรงได้

● ป้องกันการโอเวอร์โหลดด้วยระบบจำกัดกระแสไฟอัตโนมัติ

● หน้าจอสัมผัส HMI ขนาด 7 นิ้ว หรือ 10 นิ้ว สำหรับตั้งโปรแกรมและตรวจสอบพารามิเตอร์ทางไฟฟ้า พารามิเตอร์คุณภาพไฟฟ้า สัญญาณเตือน และบันทึกต่างๆ

● สามารถใช้งานแบบเชื่อมต่อขนานได้: สามารถเชื่อมต่อโมดูลได้สูงสุด 12 โมดูลแบบขนาน

● การใช้งานที่ยืดหยุ่น: การออกแบบแบบโมดูลาร์ที่สามารถติดตั้งในตู้มาตรฐานหรือตู้แบบกำหนดเองได้

● ความสามารถในการปรับตัวเข้ากับสภาพแวดล้อม: อุณหภูมิ 10 องศาเซลเซียส ถึง 50 องศาเซลเซียส (โดยไม่ต้องลดกำลังการทำงาน)

● ติดตั้งและบำรุงรักษาง่าย – สามารถติดตั้งโมดูล AHF แบบเสียบปลั๊กเพื่อทดแทนหรือขยายระบบได้

● การป้องกันฮาร์ดแวร์: การป้องกันแรงดันไฟเกิน V Bus; การป้องกันแรงดันไฟเกิน

● การป้องกันด้วยซอฟต์แวร์: การป้องกันกระแสเกินทันทีของกระแสสลับ; การป้องกันกระแสเกินจริงของกระแสสลับ; การป้องกันแรงดันไฟเกินของ V Bus; การป้องกันแรงดันไฟเกินของกระแสสลับ; การป้องกันแรงดันไฟต่ำของกระแสสลับ; การป้องกันอุณหภูมิเกิน;

โมดูลแบบติดตั้งบนแร็คและผนัง

โมดูลแร็คของตัวกรองฮาร์มอนิกแบบแอคทีฟ (AHF) จาก Intone Power หมายถึงหน่วย AHF ที่ออกแบบมาเพื่อติดตั้งในแร็คหรือตู้ โดยทั่วไปโมดูลเหล่านี้จะมีส่วนประกอบที่จำเป็น เช่น อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลัง วงจรควบคุม และระบบระบายความร้อน เพื่อทำหน้าที่ชดเชยกำลังไฟฟ้าเชิงปฏิกิริยา โมดูลแบบติดตั้งในแร็คเป็นที่นิยมใช้ในงานอุตสาหกรรม ศูนย์ข้อมูล และการติดตั้งระบบไฟฟ้าขนาดใหญ่ที่ต้องการหน่วย AHF หลายหน่วย

โมดูลแร็คของตัวกรองฮาร์มอนิกแบบแอคทีฟ

โมดูลกรองฮาร์มอนิกแบบแอคทีฟ (Active Harmonic Filter หรือ AHF) สำหรับติดตั้งบนผนัง ออกแบบมาเพื่อติดตั้งโดยตรงบนผนังหรือพื้นผิวสำหรับติดตั้ง เป็นอุปกรณ์ขนาดกะทัดรัดที่รวมส่วนประกอบที่จำเป็นไว้ในตัวเรือนเดียว ทำให้เหมาะสำหรับงานขนาดเล็กหรือสถานที่ที่มีพื้นที่จำกัด โมดูล AHF แบบติดผนังมักใช้ในอาคารพาณิชย์ สำนักงาน และการติดตั้งระบบไฟฟ้าขนาดเล็ก

โมดูลตัวกรองฮาร์มอนิกแบบแอคทีฟสำหรับติดตั้งบนผนัง

โมดูล Intone Power-AHF รองรับกระแสไฟ 15A, 25A, 30A, 50A, 75A, 100A, 125A, 150A, แรงดันไฟฟ้าตั้งแต่ 220V ถึง 690V ทั้งสำหรับเครือข่าย 50Hz และ 60Hz

โมดูล AHF ทั้งแบบติดตั้งบนแร็คและแบบติดตั้งบนผนังมีจุดประสงค์เดียวกันคือการชดเชยกำลังไฟฟ้าเชิงปฏิกิริยาและการรักษาเสถียรภาพแรงดันไฟฟ้า การเลือกใช้แบบใดแบบหนึ่งขึ้นอยู่กับข้อกำหนดเฉพาะของการติดตั้ง พื้นที่ว่าง และปัจจัยอื่นๆ เช่น ความต้องการด้านความสามารถในการขยายและปรับขนาด

ข้อดีของตัวกรองฮาร์โมนิกแบบแอคทีฟ

คุณภาพไฟฟ้าที่ดีขึ้น

ประโยชน์ที่เห็นได้ชัดที่สุดของตัวกรองฮาร์มอนิกแบบแอคทีฟคือการปรับปรุงคุณภาพของกระแสไฟฟ้า ด้วยการลดฮาร์มอนิกและแก้ไขค่าตัวประกอบกำลังอย่างมีประสิทธิภาพ ตัวกรองเหล่านี้จึงมั่นใจได้ว่ากระแสไฟฟ้ามีความเสถียรและสะอาด ส่งผลให้แรงดันไฟฟ้าผิดเพี้ยนลดลงอย่างมาก ลดความเสี่ยงต่อการทำงานผิดพลาดของอุปกรณ์ และปรับปรุงประสิทธิภาพโดยรวมของอุปกรณ์ที่ไวต่อสัญญาณรบกวน

ประสิทธิภาพการใช้พลังงาน

ตัวกรองฮาร์มอนิกแบบแอคทีฟสามารถช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงานได้หลายวิธี โดยการลดความต้องการกำลังไฟฟ้าเชิงปฏิกิริยาจากบริษัทผู้ให้บริการไฟฟ้า จะช่วยลดการสูญเสียพลังงาน นอกจากนี้ยังช่วยให้อุปกรณ์ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นโดยการรักษาค่าตัวประกอบกำลังให้ใกล้เคียงกับหนึ่ง ซึ่งหมายถึงค่าไฟฟ้าที่ลดลงและผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมที่ลดลง

ข้อดีของตัวกรองฮาร์มอนิกแบบแอคทีฟ

ข้อดีของตัวกรองฮาร์มอนิกแบบแอคทีฟ

การมีอยู่ของคลื่นฮาร์โมนิกอาจเป็นอันตรายต่ออุปกรณ์ไฟฟ้าได้ อาจทำให้เกิดความร้อนสูงเกินไป อายุการใช้งานของอุปกรณ์ลดลง และในบางกรณีอาจทำให้เกิดความเสียหายร้ายแรงได้ ตัวกรองฮาร์โมนิกแบบแอคทีฟมีบทบาทสำคัญในการปกป้องอุปกรณ์จากผลกระทบที่เป็นอันตรายเหล่านี้ เพื่อให้มั่นใจว่าทรัพย์สินของโรงงานยังคงอยู่ในสภาพการทำงานที่ดี

การปฏิบัติตามมาตรฐาน

หลายประเทศและภูมิภาคมีกฎระเบียบและมาตรฐานที่เข้มงวดเพื่อรับประกันคุณภาพไฟฟ้า ตัวกรองฮาร์มอนิกแบบแอคทีฟช่วยให้สถานประกอบการปฏิบัติตามข้อกำหนดเหล่านี้ได้โดยการควบคุมตัวประกอบกำลังและความผิดเพี้ยนของฮาร์มอนิกอย่างมีประสิทธิภาพ การปฏิบัติตามข้อกำหนดไม่เพียงแต่หลีกเลี่ยงบทลงโทษที่อาจเกิดขึ้น แต่ยังช่วยให้มั่นใจได้ถึงการจ่ายไฟที่เชื่อถือได้และเสถียรอีกด้วย

การประหยัดต้นทุน

แม้ว่าการติดตั้งตัวกรองฮาร์มอนิกแบบแอคทีฟ เช่น SVG จะมีค่าใช้จ่ายเริ่มต้น แต่การประหยัดค่าใช้จ่ายในระยะยาวนั้นอาจมีนัยสำคัญ ค่าไฟฟ้าที่ลดลง ค่าบำรุงรักษาที่ลดลง และอายุการใช้งานของอุปกรณ์ที่ยาวนานขึ้น ล้วนส่งผลให้ผลตอบแทนจากการลงทุนนั้นคุ้มค่า

การใช้งานทั่วไปของตัวกรองฮาร์มอนิกแบบแอคทีฟ

ตัวกรองฮาร์มอนิกแบบแอคทีฟมีการใช้งานในอุตสาหกรรมและสถานที่ต่างๆ มากมาย ซึ่งคุณภาพและประสิทธิภาพของพลังงานมีความสำคัญอย่างยิ่ง ตัวอย่างการใช้งานทั่วไป ได้แก่:

โรงงานผลิต

สภาพแวดล้อมการผลิตมักมีโหลดที่ไม่เป็นเชิงเส้นจำนวนมาก เช่น ตัวขับความถี่แปรผัน เครื่องเชื่อม และเครื่องจักร CNC โหลดเหล่านี้เป็นที่ทราบกันดีว่าก่อให้เกิดฮาร์โมนิกส์ซึ่งอาจนำไปสู่ปัญหาคุณภาพไฟฟ้า ตัวกรองฮาร์โมนิกส์แบบแอคทีฟถูกนำมาใช้เพื่อให้มั่นใจได้ถึงคุณภาพไฟฟ้าที่เสถียร ลดเวลาหยุดทำงานของอุปกรณ์ และเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงาน

ตัวกรองฮาร์มอนิกแบบแอคทีฟในโรงงานผลิต

ศูนย์ข้อมูล

ศูนย์ข้อมูลมีความอ่อนไหวอย่างมากต่อความผิดปกติของคุณภาพกระแสไฟฟ้า การหยุดชะงักใดๆ ในการจ่ายกระแสไฟฟ้าอาจนำไปสู่การสูญเสียข้อมูลและความล้มเหลวของระบบ ตัวกรองฮาร์มอนิกแบบแอคทีฟถูกใช้เพื่อป้องกันการบิดเบือนของแรงดันไฟฟ้าและรับประกันการทำงานอย่างต่อเนื่องของโครงสร้างพื้นฐานด้านไอทีที่สำคัญ

ตัวกรองฮาร์มอนิกแบบแอคทีฟในศูนย์ข้อมูล

อาคารพาณิชย์

ในอาคารพาณิชย์ มีอุปกรณ์ไฟฟ้าหลายอย่างที่ใช้ไฟฟ้ามาก เช่น ระบบแสงสว่าง ระบบปรับอากาศ และลิฟต์ ซึ่งอาจก่อให้เกิดปัญหาด้านคุณภาพไฟฟ้าได้ ตัวกรองฮาร์มอนิกแบบแอคทีฟช่วยรักษาคุณภาพไฟฟ้า ลดค่าใช้จ่ายด้านพลังงาน และปกป้องระบบต่างๆ ของอาคาร

ตัวกรองฮาร์มอนิกแบบแอคทีฟในระบบปรับอากาศ

ระบบพลังงานหมุนเวียน

เนื่องจากแหล่งพลังงานหมุนเวียน เช่น พลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลม มีบทบาทมากขึ้นเรื่อยๆ ตัวกรองฮาร์มอนิกแบบแอคทีฟจึงมีบทบาทสำคัญในการรับประกันคุณภาพของพลังงานที่ผลิตและส่งเข้าสู่ระบบสายส่ง ตัวกรองเหล่านี้ช่วยควบคุมปริมาณพลังงานที่ผลิตจากแหล่งพลังงานที่ไม่ต่อเนื่องเหล่านี้ ทำให้มีความน่าเชื่อถือและมีประสิทธิภาพมากขึ้น

ตัวกรองฮาร์มอนิกแบบแอคทีฟในสถานีชาร์จรถยนต์ไฟฟ้า

โรงงานอุตสาหกรรมขนาดใหญ่

โรงงานอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ที่มีเครื่องจักรและกระบวนการผลิตหลากหลายประเภท มักประสบปัญหาเกี่ยวกับคุณภาพไฟฟ้า ตัวกรองฮาร์มอนิกแบบแอคทีฟถูกนำมาใช้เพื่อจัดการตัวประกอบกำลังและลดฮาร์มอนิก ส่งผลให้ประสิทธิภาพดีขึ้นและปกป้องอุปกรณ์ได้ดียิ่งขึ้น

ตัวกรองฮาร์มอนิกแบบแอคทีฟในเตาหลอมไฟฟ้าแบบอาร์ค