Bộ lọc sóng hài tích cực

Sóng hài là sóng không mong muốn, làm quá tải đường dây và biến áp, làm tăng nhiệt độ hệ thống và gây nhiễu lên lưới điện. Nếu không có sự kiểm soát, sóng hài có thể làm quá tải hệ thống, tăng công suất yêu cầu và làm ngừng hệ thống (hỏng). Việc thiết kế các mạch điện có khả năng lọc sóng hài là rất cần thiết để bảo vệ an toàn cho thiết bị, hệ thống sử dụng nguồn điện.

Tác hại của sóng hài

Sóng hài có thể gây ra các hiệu ứng ảnh hưởng đến thiết bị như: làm cho cáp bị quá nhiệt, phá hỏng cách điện. Động cơ cũng có thể bị quá nhiệt hoặc gây tiếng ồn và sự dao động của momen xoắn trên rotor dẫn tới sự cộng hưởng cơ khí và gây rung. Tụ điện quá nhiệt và trong phần lớn các trường hợp có thể dẫn tới phá huỷ chất điện môi. Các thiết bị hiển thị sử dụng điện và đèn chiếu sáng có thể bị chập chờn, các thiết bị bảo vệ có thể ngắt điện, máy tính lỗi (data network) và thiết bị đo cho kết quả sai.

Bộ lọc sóng hài tích cực

=> Xem thêm Bộ lọc sóng hài thụ động

Bộ lọc sóng hài thụ động

Đối với các phụ tải động có đặc tính phi tuyến tức thời luôn biến động như máy hàn, lò hồ quang…cần sử dụng bộ lọc tích cực.

Bộ lọc gồm tụ điện hoặc cuộn cảm kết hợp với thiết bị chỉnh lưu và một bộ cảm biến đo độ méo của dòng điện. Bộ cảm biến sẽ đo độ méo của dòng điện và phân tích nó thành chuỗi Fourier. Sau đó sẽ gửi tín hiệu đến thiết bị chỉnh lưu để điều khiển tạo ra các sóng hài ngược pha.

Sơ đồ kiến trúc bộ lọc tích cực

Ưu điểm: Có thể làm triệt tiêu nhiều sóng hài cùng một lúc, không ảnh hưởng tới tổng trở của hệ thống nên tránh được hiện tượng cộng hưởng. Có thể được dùng để cải thiện hệ số công suất (nhưng giá thành cao).

Hình 2: Sơ đồ bộ lọc tích cực

Sơ đồ khối gồm hệ thống bộ lọc tích cực song song 3 pha 4 dây gồm các khâu chính như sau :

  • Nguồn: Hệ thống nguồn 3 pha 4 dây cung cấp cho tải không cân bằng.
    Tải không cân bằng: Tải gồm bộ chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển hoàn toàn đối xứng, kết hợp với bộ chỉnh lưu cầu 1 pha Diode được nối vào pha a.
  • Bộ nghịch lưu 3 pha được điều khiển theo quy tắc kích đóng đối nghịch, được nối với hệ thống thông qua cuộn cảm L.
  • Nguồn DC cấp áp cho bộ nghịch lưu.
  • Khâu tạo xung bộ nghịch lưu – Pulse, tạo xung dóng cắt cho bộ nghịch lưu.
    Bộ điều khiển bộ nghịch lưu : Điều khiển thời điểm bộ nghịch lưu tác động vào lưới thông qua CB 3 pha . Đồng thời cũng điều khiển thời điểm tác động của xung điều khiển đóng cắt các van ban dẫn cho bộ nghịch lưu.

Khảo sát đáp ứng của bộ lọc khi bộ lọc tác động 

Khảo sát hoạt động của bộ lọc tích cực, kiểm tra kết quả lọc sóng hài dòng điện nguồn và bù công suất phản kháng của mạch lọc khi bộ lọc tác động .

Thiết lập mô hình mô phỏng :

Cho tải 3 pha hoạt động trước, tại thời điểm 0.05s cho mạch lọc tích cực tác động, và cho mạch lọc hoạt động từ thời điểm 0.05s kéo dài đến 0.1s. Cài đặt tham số mô phỏng như sau :

  • Thời gian mô phỏng : Simulation time/Stop time = 0.1
  • Khâu control- điều khiển thời điểm mạch lọcnối với hệ thống được đặt với thời điểm tác động là 0.05.
    • Khâu tạo góc kích cho tải là bộ chỉnh lưu cầu được đặt góc kích =0. 
    • Giá trị điện áp nguồn xoay chiều 3 pha Upha-RMS = 220V 
    • Giá trị điện áp DC của bộ nghịch lưu được đặt giá trị UDC =400

     

Khâu tạo trễ tạo xung đóng cắt cho bộ nghịch lưu được đặt biên độ sai số hysteresis band =1

Kết quả mô phỏng

Ngay khi bộ lọc tác động, dòng điện nguồn đã được khử sóng hài, với dòng điện dạng sin.Hình 3: Dòng tải và dòng nguồn pha a

  • Dưới tác động bộ lọc, dòng điện 3 pha của nguồn cân bằng, đối xứng 3 pha

Hình 4: Dòng điện nguồn 3 pha

  • Khi bộ lọc tác động, công suất tác dụng của nguồn hầu như không dao động, công suất phản kháng của nguồn gần bằng không

Hình 5: Công suất P,Q của nguồn

Dòng điện nguồn và điện áp nguồn hoàn toàn trùng pha nhau, hệ số công suất của nguồn bằng 1. 

Hình 6: Dòng điện, điện áp nguồn và hệ số công suất nguồn

Dựa trên các kết quả mô phỏng, bộ lọc tích cực đã thực hiện được các chức năng sau :

  • Khử sóng hài dòng điện, với dạng sóng dòng điện nguồn hoàn toàn sin.
  • Khử thành phần mất cân bằng – dòng trung tính của nguồn 3 pha, dòng điện 3 pha của nguồn hoàn toàn cân bằng.
  • Bù công suất phản kháng cho tải, công suât phản kháng của nguồn bằng không. Thành phần công suất tác dụng P của nguồn ổn định không dao động so với thành phần công suất tác dụng P của tải dao động rất lớn.
  • Hệ số coscủa nguồn bằng 1.
  • Hệ số méo THD đạt được tốt nhất: THD=0.20%. Với hệ số méo này, mạch lọc đã loại bỏ được sóng hài

Nên chọn nơi cung cấp bộ lọc sóng hài tích cực ở đâu?

Công ty TNHH AT Đông Dương phối hợp với hãng sản xuất thiết bị điện lớn tại Hàn Quốc cung cấp các giải pháp lọc sóng hài hiệu quả và tối ưu nhất. Chúng tôi có đội ngũ kỹ sư chuyên nghiệp trong và ngoài nước, luôn sẵn sàng lắng nghe yêu cầu của Khách hàng.

Mọi thông tin vui lòng liên hệ:

Hotline : 096 883 6666 – 024 2200 7777
Email : kinhdoanh@atdongduong.com
Website : atdongduong.com

096 266 3333