Nguyên lý hoạt động của bộ lọc sóng hài chủ động AHF Active Harmonic Filters

1. Sóng hài là gì?

Sóng hài là những sóng tuần hoàn, hình sin (của sóng điện áp hoặc dòng điện) và là bội số nguyên của tần số cơ bản (50 Hz). Các thành phần này khi cộng với sóng sin (sóng điện áp hoặc dòng điện)nguyên bản (50Hz) sẽ gây ra méo mó, biến dạng sóng sin

Xem thêm:Nguyên nhân, hiện tượng, tác hại của Sóng hài và giải pháp xử lý sóng hài trong thực tế

2. Tác hại của sóng hài:

– Máy biến áp bị quá tải.

– Động cơ nóng, chạy rung dù không quá tải.

– Dây dẫn phát nóng, tổn thất điện áp trên dây dẫn lớn.

– Dây trung tính có dòng điện lớn.

– Hư hỏng tụ điện.

– MCB tác động nguyên nhân không rõ.

– Thiết bị đo lường hoạt động không chính xác.

– Chi phí điện năng tăng cao do tổn thất.

3.Các giải pháp giảm tác hại sóng hài:

– Sử dụng cuộn kháng phối hợp với tụ bù lọc hài bậc cao tránh quá dòng và hư hỏng tụ bù.

– Sử dụng cuộn kháng AC đầu vào, đầu ra cho các biến tần 6 xung nhằm hạn chế dòng hài.

– Nâng công suất máy biến áp, tiết diện dây dẫn, chọn thiết bị đo lường chất lượng cao…

– Ngoài các giải pháp nêu trên thì sử dụng bộ lọc sóng hài chủ động AHF là giải pháp hoàn hảo nhất, AHF là thiết bị nhanh chóng đưa sóng hài dòng điện về giá trị cho phép bằng cách bù dòng điện hài có cùng cường độ nhưng ngược dấu với dòng điện hài cử tải gây ra. Việc giảm thành phần sóng hài dòng điện trong lưới còn có tác dụng giảm độ méo sóng hài điện áp lưới tại điểm đấu dây chung. Từ đó sẽ khắc phục được toàn bộ tác hại sóng hài điện áp và sóng hài dòng điện gây ra.

4. Nguyên lý cơ bản bộ lọc sóng hài chủ động AHF

Bộ lọc sóng hài chủ động AHF hoạt động trên nguyên lý đo độ lớn cũng như tần số các dòng điện (từ bậc 1 đến bậc 50) của tải (1). Bộ xử lý (2) sẽ phân tích dữ liệu và đưa tín hiệu điều khiển bộ IGBT đóng mở để đưa các dòng điện hài từ bậc 2 đến bậc 50 có cùng độ lớn và ngược chiều với dòng hài hệ thống để loại bỏ toàn bộ dòng hài sau vị trí đấu nối vào hệ thống điện của bộ lọc hài AHF (3)

Mô phỏng nguyên lý bù sóng hài của AHF dưới dạng phổ và sóng

Trong đó:

Ih là dòng điện tải bao gồm cả dòng cơ bản (1) và dòng hài (3, 5, 7, 9, 11)

Ic là dòng điện hài (3, 5, 7, 9, 11) do AHF sinh ra cùng biên độ nhưng ngược dấu

Ih+Ic là dòng điện tiêu thụ từ nguồn (chỉ duy nhất dòng cơ bản)

5. Tìm hiểu về bộ lọc sóng hài chủ động của hãng BTB Electric:

5.1 Thành phần cấu tạo bộ lọc hài chủ động AHF – BTB Electric:

(1) – Tụ DC Được sử dụng tụ 470UF/450V 105℃ của hãng Jianghai. Dùng để tích điện cho mạch chỉnh lưu DC sang AC, chất lượng của điện dung quyết định tuổi thọ của sản phẩm.
(2) – IGBT Được vi xử lý điều khiển đóng mở bằng thuật toán nhằm cho ra dòng điện hài hình vuông có hình dáng gần với hình sin của mỗi bậc hài.  Sử dụng IGBT – F3L100R07W2E3 của hãng INFINEON (Đức), chất lượng của IGBT ảnh hưởng đến độ tin cậy của toàn hệ thống.
(3) – Cuộn kháng Inverter Dùng cho mục đích tích trữ và giải phóng năng lượng nhằm chuyển đổi các sóng xung vuông sang sóng răng cưa gấn với sóng hình sin hơn. Cuộn kháng sử dụng EMECK019-AA/EMECK018-AA của hãng Haiguang, cuộn kháng chất lượng sẽ đóng vai trò quyết định đến độ tin cậy và tuổi thọ của sản phẩm
(4) – Mạch lọc LC Mạch lọc LC giúp loại bỏ sóng hài
(5) – Cuộn kháng tần số cao Giúp cho loại bỏ hoàn toàn sóng hài bậc cao. Cuộn kháng tần số cao kết hợp với mạch lọc LC gọi là mạch lọc LCL
(6) – Bảng điều khiển trung tâm Bảng điều khiển trung tâm và CPU dùng hãng Intel  với vi xử lý lõi kép mạnh mẽ. Tốc độ và dung lượng lưu trữ của CPU quyết định tốc độ và độ chính xác tương ứng của sản phẩm.

5.2 Ưu điểm bộ lọc hài chủ động AHF – BTB Electric

5.3 Thông số kỹ thuật bộ lọc hài chủ động AHF – BTB Electric:

5.4 Các phương án lắp đặt bộ lọc hài chủ động AHF – BTB Electric:

– Khi nguồn gây hài nhận điện được và tập trung thì phương án hợp lý nhất là xử lý ngay nguồn hài tại phụ tải sẽ hiệu quả nhất (sử dụng các bộ AHF treo tường hoặc đặt trên giá có công suất 50 – 100A).

– Khi nguồn gây hài được phân tán trong toàn bộ hệ thống điện phân phối thì phương án lúc này sẽ là xử lý tập trung tại các điểm nút (sử dụng nhiều bộ AHF 100 – 150A đặt trong tủ rack)

5.5 Nơi ứng dụng bộ lọc hài chủ động AHF – BTB Electric

– Nhà máy chế tạo cơ khí chính xác, công nghệ chất lượng cao

– Nhà máy luyện, cán thép, sản xuất xi măng

– Nhà máy dệt may, xưởng in ấn

– Nhà máy sản xuất giấy, viên gỗ nén

– Hệ thống cáp treo, tàu điện Metro

– Các tòa nhà sử dụng máy lạnh tập trung (Chiller)…