ما هو الغرض من مرشح التوافقي?

مقدمة
في النظم الكهربائية الحديثة, الاستخدام المتزايد للأحمال غير الخطية-مثل محركات التردد المتغيرة (VFDs), تبديل إمدادات الطاقة, ومزولات الطاقة المتجددة - أدى إلى انتشار التشوهات التوافقية. هذه التوافقيات يمكن أن تحلل جودة الطاقة, تسبب أعطال المعدات, وزيادة فقدان الطاقة. المرشحات التوافقية هي مكونات أساسية مصممة للتخفيف من هذه التشوهات, ضمان تشغيل نظام الطاقة الفعال والموثوق.

فهم التوافقيات في النظم الكهربائية
1.1 تعريف التوافقيات
التوافقيات هي الجهد أو الطول الموجي الحالي مع ترددات هي مضاعفات عدد صحيح من تردد نظام الطاقة الأساسي (عادة 50 هرتز أو 60 هرتز). يتم إنشاؤها بواسطة الأحمال غير الخطية التي ترسم التيار في نبضات مفاجئة بدلاً من الأمواج الجيبية بسلاسة.

1.2 مصادر التوافقيات

تشمل المصادر الشائعة للتوافقيات:

قوة الأجهزة الإلكترونية (على سبيل المثال, المقومات, العاكسات, VFDs)

إمدادات الطاقة غير المنقطعة (يو بي إس)

أنظمة الإضاءة الفلورية والفلورسنت

أفران القوس وآلات اللحام

أنظمة الطاقة المتجددة (مائلات الطاقة الشمسية/الرياح)

ترتيب التشويه التوافقي الرئيسي هو 5/7 تشويه الحالي التوافقي, ويمثل الشكل الموجي الحالي شكل موجة مزدوجة الرأسين نموذجية. قبل معالجة المعدات, تم الوصول إلى إجمالي معدل التشويه التوافقي 35.8%. بعد معالجة المعدات, انخفض إجمالي معدل التشويه التوافقي إلى حوالي 5%, عاد الشكل الموجي إلى طبيعته, وفي نفس الوقت, انخفض كل التوافقي بشكل كبير .1.3 آثار التوافقيات

يمكن أن تؤدي التشوهات التوافقية إلى:

ارتفاع درجة حرارة المحولات والمحركات, تقليل عمرهم

فشل بنك المكثفات بسبب شروط الرنين

زيادة فقدان الطاقة في أنظمة التوزيع

التداخل مع أنظمة الاتصالات

خلل في المعدات الإلكترونية الحساسة

لتخفيف هذه القضايا, يتم توظيف المرشحات التوافقية.

2. الغرض من المرشحات التوافقية

الغرض الأساسي من المرشحات التوافقية هو تقليل التشوه التوافقي في الشبكات الكهربائية إما عن طريق حظر أو امتصاص التيارات التوافقية. الأهداف الرئيسية تشمل:

تحسين جودة الطاقة من خلال الحفاظ على الجهد والشكل الموجي الحالي بالقرب من الجيوب الأنفية.

منع تلف المعدات الناجم عن التدفئة التوافقية المفرطة.

تعزيز كفاءة النظام عن طريق تقليل الخسائر.

الامتثال لمعايير جودة الطاقة (على سبيل المثال, IEEE 519, IEC 61000-3-6).

3.2 المرشحات التوافقية النشطة (آه)

تستخدم المرشحات النشطة إلكترونيات الطاقة (igbts, وحدات التحكم DSP) لحقن التيارات المضادة للتناقص التي تلغي التشوهات. أنها تتكيف ديناميكيا مع الأحمال التوافقية المختلفة.

المزايا:

فعالة للغاية لمجموعة واسعة من التوافقيات.

في الوقت الفعلي التعويض التكيفي.

لا توجد قضايا صدى.

عيوب:

التكلفة الأولية الأعلى.

يتطلب إمدادات الطاقة ودوائر التحكم المعقدة.

4. مبدأ العمل من المرشحات التوافقية

4.1 عملية التصفية السلبية

تم تصميم مرشح سلبي لتوفير مسار منخفضة التناوب لتوافقيات محددة. على سبيل المثال, يستخدم مرشح التوافقي الخامس دائرة LC موضوعة إلى 250 هرتز (ل 50 أنظمة HZ). يتم احتجاز التوافقيات في هذا التردد, منعهم من دخول الشبكة.

4.2 تشغيل مرشح نشط

مرشح التوافقي النشط يراقب باستمرار تيار الحمل باستخدام أجهزة الاستشعار. معالج إشارة رقمية (DSP) يحلل التوافقيات ويولد التيارات العكسية, التي يتم حقنها مرة أخرى في النظام لإلغاء التشوهات.

تقوم معدات المصدر التوافقي بتوليد التيارات التوافقية من أوامر مختلفة. بعد أن يقيس APF التيار التوافقي, يتحكم في إخراج مفتاح IGBT ليكون عكس اتجاهه, ويتم تعويض التيار التوافقي المتساوي. بعد أن يمر التيار من خلال نقطة وصول APF, يمكن استعادتها إلى نقية

5. تطبيقات المرشحات التوافقية

تستخدم المرشحات التوافقية على نطاق واسع في الصناعات ذات التلوث التوافقي العالي, مشتمل:

النباتات الصناعية (مع VFDs ومحركات المحركات الكبيرة)

مراكز البيانات (معدات تكنولوجيا المعلومات الحساسة)

أنظمة الطاقة المتجددة (مزارع الطاقة الشمسية/الرياح)

المستشفيات والمختبرات (متطلبات جودة الطاقة الحرجة)

المباني التجارية (أنظمة LED و HVAC أنظمة HVAC)