แอคทีฟพาวเวอร์ฟิลเตอร์ (APF) คืออะไร? หลักการทำงานและการคำนวณขนาด

ตัวกรองพลังงานเชิงรุก (APF) เป็นเทคโนโลยีที่สำคัญมากในการปรับปรุงคุณภาพพลังงานของระบบไฟฟ้า APF ยังถูกนำมาใช้เพื่อลดการรบกวนจากฮาร์มอนิกและช่วยปรับปรุงคุณภาพของระบบไฟฟ้า ด้วยการเพิ่มขึ้นของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้ในอุตสาหกรรม จึงมีความต้องการแหล่งจ่ายไฟฟ้าที่สะอาดและเชื่อถือได้มากขึ้น ซึ่งทำให้พวกมันเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการปรับปรุงการจัดการระบบไฟฟ้า.

ตัวกรองพลังงานเชิงรุก (APF) ทำงานอย่างไร?

ตัวกรองพลังงานเชิงรุกทำงานโดยการตรวจสอบและวิเคราะห์คลื่นไฟฟ้าแบบเรียลไทม์จากระบบไฟฟ้า มันสามารถระบุส่วนประกอบพื้นฐานและฮาร์มอนิกของแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้า และสร้างกระแสชดเชยเพื่อชดเชยผลกระทบด้านลบของฮาร์มอนิก ด้วยการตอบสนองแบบไดนามิก มันสามารถกรองความถี่ที่ไม่ต้องการได้อย่างมีประสิทธิภาพในขณะที่ปล่อยให้ความถี่พื้นฐานผ่านไปโดยไม่ติดขัด จึงสร้างแหล่งจ่ายไฟที่สมดุลอย่างเหมาะสมที่ตอบสนองความต้องการของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่อ่อนไหว.

ข้อดีหลักของตัวกรองพลังงานเชิงรุก (APF)

การใช้งานของ APF มีข้อได้เปรียบมากมาย:

• การลดฮาร์มอนิก: APF ช่วยให้เป็นไปตามข้อกำหนดด้านกฎระเบียบโดยการลดการรบกวนฮาร์มอนิกจากการจ่ายไฟฟ้าอย่างมีนัยสำคัญ.
• ปรับปรุงพลังงานไฟฟ้า (Power Factor): APF ช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของอุปกรณ์ไฟฟ้าผ่านการแก้ไขพลังงานไฟฟ้า ส่งผลให้ค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานลดลง.
• ยืดอายุการใช้งานของอุปกรณ์: การลดการปนเปื้อนจากแหล่งจ่ายไฟฟ้าทำให้อุปกรณ์เสื่อมสภาพช้าลง จึงยืดอายุการใช้งานของอุปกรณ์ไฟฟ้าได้เช่นกัน.
• ความสามารถในการปรับตัวแบบเรียลไทม์: เมื่อเทียบกับตัวกรองแบบพาสซีฟ ซึ่งมีลักษณะเฉพาะที่กำหนดไว้ล่วงหน้า ตัวกรองเชิงรุก (APF) จะปรับตัวเองโดยอัตโนมัติให้เข้ากับการเปลี่ยนแปลงของภาระและสภาพแวดล้อม เพื่อให้มีความยืดหยุ่นมากกว่าตัวกรองแบบพาสซีฟ.

ความแตกต่างหลักระหว่าง APF กับตัวกรองพาสซีฟ:

การเปรียบเทียบแบบคู่ขนานของตัวกรองเชิงรุกและระบบตัวกรองพาสซีฟอย่างรวดเร็วเผยให้เห็นความแตกต่างหลักระหว่างกลุ่มผลิตภัณฑ์เหล่านี้ ตัวกรองพาสซีฟใช้เฉพาะองค์ประกอบวงจรแบบพาสซีฟ (เช่น อินดักทีฟและคาปาซิเตอร์) เพื่อเป้าหมายฮาร์มอนิกที่กำหนดไว้ล่วงหน้า ดังนั้น ตัวกรองพาสซีฟจะแสดงความสามารถในการปรับตัวน้อยมาก ในทางตรงกันข้าม ตัวกรองพลังงานเชิงรุกใช้ทั้งการคำนวณเชิงอัลกอริทึมและอิเล็กทรอนิกส์กำลังเพื่อให้ระดับการชดเชยปรับเปลี่ยนได้แบบไดนามิกในช่วงความถี่การทำงานที่กว้างขึ้น เนื่องจากความสามารถในการให้การชดเชยแบบไดนามิก ตัวกรองเชิงรุกจึงมักมีประสิทธิภาพมากกว่าในงานที่ฮาร์มอนิกมีความเปลี่ยนแปลงอย่างมากจากเวลา-to-time หรือจากสถานที่หนึ่งไปยังอีกแห่งหนึ่ง.

การใช้งานทั่วไปของตัวกรองพลังงานเชิงรุก

ตัวกรองพลังงานเชิงรุก (APF) พบการใช้งานอย่างกว้างขวางในอุตสาหกรรมต่าง ๆ รวมถึง:

• โรงงานผลิต: เพื่อให้แน่ใจว่าการดำเนินงานของเครื่องจักรที่พึ่งพาพลังงานอิเล็กทรอนิกส์อย่างต่อเนื่อง.
• ศูนย์ข้อมูล: ในสถานการณ์ที่ต้องการความน่าเชื่อถือสูงและประสิทธิภาพสูง การปรับปรุงคุณภาพพลังงานจะช่วยให้คุณสามารถทำได้ในระดับสูงสุด.
• ระบบพลังงานทดแทน: ฮาร์มอนิกส์มักเป็นปัญหากับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจากกังหันลมและแผงโซลาร์เซลล์ แต่การใช้แบงก์คาปาซิเตอร์ช่วยเสถียรภาพการจ่ายพลังงานของพวกเขา.
• ระบบแรงดึงดูดไฟฟ้า: ใช้บ่อยในภาคการขนส่งเพื่อปรับปรุงคุณภาพของแรงดึงดูดไฟฟ้า.

APFs ไม่เพียงแต่ทำหน้าที่เหล่านี้เท่านั้น แต่ยังช่วยให้เป็นไปตามแนวทางและมาตรฐานอุตสาหกรรมที่เข้มงวดหลายอย่างในการควบคุมคุณภาพของพลังงาน ซึ่งเพิ่มการยอมรับในเครือข่ายไฟฟ้าปัจจุบันมากขึ้น.

สิ่งที่ APF วัดและฉีดเข้าไป

ตัวกรองพลังงานเชิงรุกใช้หม้อแปลงกระแสเพื่อสังเกตโหลดหรือกระแสแหล่งจ่าย และใช้ตัวควบคุมเพื่อแยกส่วนประกอบที่ไม่ต้องการออกจากกระแสพื้นฐานที่โหลดต้องการ จากนั้นตัวแปลงแรงดันแหล่งจ่ายจะฉีดกระแสที่ควบคุมได้พร้อมเนื้อหาฮาร์มอนิกตรงข้าม ณ จุดวัดที่เลือก กระแสแหล่งจ่ายจะเข้าใกล้รูปคลื่นอ้างอิงมากขึ้น ขึ้นอยู่กับการออกแบบและการตั้งค่า ตัวแปลงเดียวกันอาจให้การชดเชยกระแสเชิงปฏิกิริยาและช่วยสมดุลกระแสเฟส แต่ฟังก์ชันเหล่านี้ใช้ความสามารถของกระแสและต้องรวมอยู่ในการคำนวณขนาด.

ตำแหน่ง CT กำหนดว่าสามารถมองเห็นอะไรโดยตัวควบคุมได้ ติดตั้ง CT รอบๆ เฟดเดอร์แบบขนานเพียงบางส่วนไม่สามารถแก้ไขกระแสที่วัดไม่ได้ การกลับขั้ว การแมปเฟสผิด พารามิเตอร์รองรับ secondary ที่เกินไป หรืออัตราส่วน CT ที่ไม่ถูกต้องอาจทำให้การตอบสนองอ่อนแอ ไม่เสถียร หรือเกิดการเตือน การทดสอบก่อนใช้งานควรพิสูจน์ลำดับเฟสและขั้วไฟฟ้ากับโหลดที่รู้จักก่อนเปิดใช้งานเอาท์พุตอัตโนมัติเต็มรูปแบบ.

วิธีการกำหนดขนาดตัวกรองพลังงานเชิงรุก

อย่าเลือก APF จาก kVA ของหม้อแปลงหรือแรงม้าของ VFD ที่เชื่อมต่อเท่านั้น ควรวัดสเปกตรัมกระแสฮาร์มอนิกและกระแส RMS ณ จุดที่ตั้งใจจะทำการแก้ไขในช่วงสถานะการทำงานที่เป็นตัวแทน กำหนดกระแสที่ต้องลบเพื่อให้เป็นไปตามขีดจำกัดของโครงการ เพิ่มกระแสเชิงปฏิกิริยาและไม่สมดุลเฉพาะเมื่อฟังก์ชันเหล่านั้นจำเป็น และคำนึงถึงขอบเขตของสภาพแวดล้อม ความสูงจากระดับน้ำทะเล การปิดบัง และความซ้ำซ้อน ตรวจสอบให้แน่ใจว่าตัวแปลงมีแบนด์วิดธ์เพียงพาสำหรับลำดับฮาร์มอนิกที่สำคัญ และอินพุต CT ของมันตรงกับไซต์ในด้านแรงดันและความสามารถในการทนต่อการลัดวงจร รวมถึงการสื่อสาร.

APF, ตัวกรองพาสซีฟ หรือแบงก์คาปาซิเตอร์ดีทูน?

APF เป็นที่น่าสนใจเมื่อโหลดเปลี่ยนแปลง, คำสั่งฮาร์มอนิกหลายระดับเปลี่ยนแปลง หรือความสามารถโมดูลาร์เป็นสิ่งสำคัญ ตัวกรองพาสซีฟที่ปรับจูนแล้วอาจมีประสิทธิภาพสำหรับสเปกตรัมที่คาดการณ์ได้ แต่ต้องศึกษากับความต้านทานของเครือข่ายและสถานะการสวิตชิ่ง แบงก์คาปาซิเตอร์ดีทูนเป็นโซลูชันพลังงานรีแอกทีฟที่ออกแบบมาเพื่อหลีกเลี่ยงโซนเรโซแนนซ์ที่เลือกไว้ ไม่ใช่ฟิลเตอร์ฮาร์มอนิกแบบสมบูรณ์โดยอัตโนมัติ ระบบไฮบริดสามารถแบ่งภาระงานรีแอกทีฟคงที่และภาระงานฮาร์มอนิกแบบไดนามิก แต่ต้องประสานงานกับตัวควบคุมและการป้องกัน.

การทดสอบและการรับรอง

บันทึกรูปคลื่นแรงดันและกระแสไฟฟ้าพื้นฐาน สเปกตรัม การโหลด และสถานะการทำงาน ตรวจสอบ CTs ระบบระบายอากาศ การป้องกัน ระบบบายพาส สัญญาณเตือน และการสื่อสาร เปิดใช้งานการชดเชยทีละน้อย พร้อมทั้งสังเกตกระแสของ, สรุป และแรงดันบัส การยอมรับควรเปรียบเทียบการวัดค่าก่อนและหลัง ณ จุดที่ตกลงกัน โดยใช้ช่วงเวลาการรวมข้อมูลและสถานะการผลิตเดียวกัน ตรวจสอบความถี่เรโซแนนซ์ใหม่ ความร้อนสูงเกินไป การทริปโดยไม่มีสาเหตุ หรือการรบกวนกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ระบบ UPS คาปาซิเตอร์ หรืออุปกรณ์ชดเชยแอคทีฟอื่นๆ.

คำถามที่พบบ่อย: คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับActive Power Filter (APF)

Active power filter(APF) มีกี่ประเภท?

Active power filter (APF) พื้นฐานมี 3 ชนิด ได้แก่: (1) Shunt APF – Shunt active power filter เชื่อมต่อกับโหลดเพื่อลดฮาร์มอนิกส์ของกระแสไฟฟ้า (2) Series APF – Series active power filter ชดเชยคุณภาพแรงดันไฟฟ้า (เช่น ความเพี้ยนหรือความผิด 1 ของแรงดันไฟฟ้า) โดยการต่ออนุกรมกับระบบจ่ายไฟ (3) Hybrid active power filter – Hybrid active power filter เป็นการผสมผสานระหว่างแอคทีฟพาวเวอร์ฟิลเตอร์และพาสซีฟฟิลเตอร์ ซึ่งช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพและประสิทธิผลโดยรวมของฟิลเตอร์ให้ดีขึ้นเมื่อเปรียบเทียบกับการใช้วิธีใดวิธีหนึ่งเพียงอย่างเดียว.

ฮาร์มอนิกส์คืออะไร และเหตุใดจึงเป็นอันตราย?

ฮาร์มอนิกส์คือความถี่ภายในระบบไฟฟ้าที่ไม่ต้องการ ซึ่งเป็นผลคูณของความถี่พื้นฐาน เช่น 60 Hz หรือ 50 Hz ปัญหาฮาร์มอนิกส์อาจส่งผลให้เกิดความร้อนสูงเกินไป ความล้มเหลวของอุปกรณ์ไฟฟ้า ค่าพลังงานที่เพิ่มขึ้น และการสึกหรอที่มากขึ้นของอุปกรณ์ไฟฟ้า Active Power Filters ช่วยกำจัดฮาร์มอนิกส์ที่ไม่ต้องการเหล่านี้ออกจากระบบ ทำให้ระบบทำงานได้อย่างราบรื่นและเชื่อถือได้.

Active power filter(APF) คุ้มค่าแก่การลงทุนหรือไม่?

APF คุ้มค่ากับค่าใช้จ่ายในการนำไปใช้ในสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรม ศูนย์ข้อมูล และ/หรือสภาพแวดล้อมที่มีอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีความละเอียดอ่อน ในระยะยาว ประโยชน์ของ APF ได้แก่ การลดการสูญเสียพลังงานและค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษา เพิ่มอายุการใช้งานของอุปกรณ์ และประสิทธิภาพโดยรวมที่สูงขึ้นของระบบ ซึ่งทั้งหมดนี้ส่งผลให้ประหยัดค่าใช้จ่าย.

ฉันสามารถติดตั้ง Active power filter (APF) ในบ้านของฉันได้หรือไม่?

แม้ว่าโดยทั่วไปแล้ว active power filter (APF) จะถูกนำมาใช้เพื่อแก้ปัญหาคุณภาพไฟฟ้า เช่น ฮาร์มอนิกส์จากเครื่องใช้ไฟฟ้าในปัจจุบันและระบบพลังงานหมุนเวียน แต่ APF ก็สามารถนำมาใช้ในบ้านได้หากมีปัญหาคุณภาพไฟฟ้าเนื่องจากฮาร์มอนิกส์จากการใช้งานเฉพาะของคุณ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากมีราคาแพง จึงมักถูกนำไปใช้ในงานที่มีขนาดใหญ่มากกว่า.

ฉันจะเลือก Active power filter(APF) ที่เหมาะสมกับการใช้งานของฉันได้อย่างไร?

ก่อนที่จะเลือก Active power filter(APF), จำเป็นต้องมีการประเมินระบบไฟฟ้าของคุณอย่างละเอียด ปัจจัยที่ต้องพิจารณาได้แก่: ความเพี้ยนฮาร์มอนิก, ชนิดของโหลด, พิกัดของโหลด และระดับการชดเชยที่คุณต้องการ นอกจากนี้ การทำงานร่วมกับผู้เชี่ยวชาญหรือซัพพลายเออร์ที่มีความเชี่ยวชาญเฉพาะด้าน APF จะช่วยให้มั่นใจได้ว่าคุณจะได้รับ Active power filter (APF) ที่ดีที่สุดสำหรับการใช้งานของคุณ.

ด้วยการเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงาน การปกป้องอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ละเอียดอ่อนจากความเสียหาย และการปฏิบัติตามมาตรฐานคุณภาพไฟฟ้า Active power filter จึงเป็นการลงทุนที่ยอดเยี่ยมสำหรับธุรกิจใดๆ ที่สนใจในการปรับปรุงระบบไฟฟ้าของตน.

คำถามที่พบบ่อยในเชิงปฏิบัติ

Active power filter ทำหน้าที่อะไร?

อุปกรณ์นี้จะวัดกระแสฮาร์มอนิกที่ไม่ต้องการ รวมถึงกระแสรีแอกทีฟหรือกระแสไม่สมดุล (หากมี) จากนั้นจะจ่ายกระแสชดเชยที่ควบคุมได้เข้าไป.

ตัวกรองกำลังไฟฟ้าแบบแอคทีฟ (APF) สามารถปรับปรุงตัวประกอบกำลังไฟฟ้าได้หรือไม่?

หลายตัวกรอง APF สามารถจ่ายกระแสเชิงปฏิกิริยาได้ แต่ใช้ความสามารถของตัวแปลงสัญญาณและต้องรวมอยู่ในการตั้งค่าและการกำหนดขนาดของโครงการ.

ควรเลือกพิกัดกระแสของ APF อย่างไร?

ใช้กระแสฮาร์มอนิกที่วัดได้ตามลำดับและกรณีการใช้งาน จากนั้นรวมภาระรีแอกทีฟตัวเลือก การลดกำลัง การขยาย และการสำรองข้อมูล.

ควรติดตั้ง CT ของ APF ที่ใด?

ติดตั้งที่ขอบเขตที่ตัวกรองพลังงานเชิงรุกต้องควบคุม โดยมีอัตราส่วน ขั้วไฟฟ้า การแมปเฟส และการรวมเส้นทางคู่ขนานที่เกี่ยวข้องทั้งหมดอย่างถูกต้อง.

ตัวกรองฮาร์มอนิก (APF) ทดแทนการศึกษาฮาร์มอนิกหรือไม่?

ไม่ใช่ การศึกษากำหนดปัญหา จุดแก้ไข กระแสไฟฟ้าที่ต้องการ การปฏิสัมพันธ์ของเครือข่าย และขีดจำกัดการยอมรับ.