सक्रिय हार्मोनिक फ़िल्टर (एएचएफ): हार्मोनिक शमन के लिए पूर्ण गाइड

सारांश।एक सक्रिय हार्मोनिक फिल्टर कम वोल्टेज नेटवर्क में वर्तमान विकृति के लिए मानक जवाब है, लेकिन एक अच्छी तरह से चुनने के लिए यह समझने की आवश्यकता है कि विकृति वास्तव में क्या है, यह कहां से आती है,और कैसे मुआवजा प्रतिक्रियाशील सुधार से भिन्न होता हैइस पूर्ण मार्गदर्शिका में मूल बातें, प्रदर्शन, आकार और चयन विधि को निर्धारित करने वाले तकनीकी मापदंडों और पांच अनुप्रयोग क्षेत्रों को शामिल किया गया है जहां फिल्टर की सबसे अधिक आवश्यकता होती हैःडाटा सेंटर, ईवी चार्जिंग, सौर और भंडारण, खनन और भारी प्रक्रिया, और सामान्य औद्योगिक संयंत्रों। यह एक विनिर्देश चेकलिस्ट और एक कमीशनिंग रूपरेखा के साथ बंद होता है,तो एक इंजीनियर एक कैटलॉग अकेले पर भरोसा किए बिना एक रक्षात्मक डिजाइन के लिए समस्या कथन से आगे बढ़ सकते हैं.

एक्टिव हार्मोनिक फिल्टर क्या है और यह कैसे काम करता है?

एक सक्रिय हार्मोनिक फ़िल्टर (एएचएफ) एक विद्युत नेटवर्क के समानांतर कनेक्टेड पावर इलेक्ट्रॉनिक कन्वर्टर है जो लोड करंट को मापता है,इसके विकृति सामग्री को निकालता है और एक बराबर और विपरीत धारा इंजेक्ट करता है ताकि आपूर्ति धारा सिन्यूसोइडल हो जाए. कनवर्टर एक IGBT पुल, एक DC बस संधारित्र बैंक और एक आउटपुट फिल्टर प्रेरक से निर्मित एक वोल्टेज स्रोत इन्वर्टर है,बंद लूप करंट रेगुलेटर चलाने वाले डिजिटल सिग्नल प्रोसेसर द्वारा नियंत्रित.

हार्मोनिक्स गैर-रैखिक भारों द्वारा उत्पादित मूल आवृत्ति के पूर्णांक गुणकों पर धाराएं हैंः परिवर्तनीय आवृत्ति ड्राइव, यूपीएस रेक्टिफायर, एलईडी ड्राइवर, ईवी चार्जर,प्रेरण हीटर और वेल्डिंग उपकरणवे ट्रांसफार्मर, केबल और मोटर्स में अतिरिक्त हीटिंग का कारण बनते हैं, कंडेनसर बैंकों के साथ अनुनाद को उत्तेजित कर सकते हैं,और सामान्य युग्मन बिंदु पर IEEE 519 और IEC 61000-3-12 जैसे मानकों द्वारा सीमित हैं.

फिल्टर तीन तरीकों से एक निष्क्रिय समाधान से अलग है. यह अनुनाद पर निर्भर नहीं है, तो यह एक हार्मोनिक के तरीके से एक detuned संधारित्र शाखा कर सकते हैं प्रवर्धित नहीं कर सकते. यह प्रोग्राम करने योग्य है,तो व्यक्तिगत हार्मोनिक आदेश मापा स्पेक्ट्रम के अनुसार 2 वीं से 50 वीं के लिए चुना जा सकता हैऔर यह मिलीसेकंड में प्रतिक्रिया करता है, जो इसे एक आपूर्ति चक्र की तुलना में तेजी से बदलने वाले भार का पालन करने की अनुमति देता है।

अधिकांश आधुनिक उपकरण प्रतिक्रियाशील धारा, भार संतुलन, और कुछ स्तर के झिलमिलाहट समर्थन भी प्रदान करते हैं,यही कारण है कि सक्रिय शक्ति फ़िल्टर (एपीएफ) और सक्रिय सामंजस्य फ़िल्टर की श्रेणियां एक साथ आ गई हैंएक स्थैतिक वैर जनरेटर (एसवीजी) कन्वर्टर टोपोलॉजी साझा करता है लेकिन वर्तमान विकृति के बजाय वोल्टेज और प्रतिक्रियाशील शक्ति को नियंत्रित करता है, और आमतौर पर उच्च रेटिंग और मध्यम वोल्टेज पर लागू होता है।

इसका परिणाम एक ऐसा उपकरण है जो एक स्थिर घटक के बजाय एक अनुकूली फिल्टर की तरह व्यवहार करता हैः यह लगातार अवलोकन, गणना और इंजेक्शन करता है।यही कारण है कि इसका प्रदर्शन सही माप पर निर्भर करता है, सही सीटी प्लेसमेंट और सही कमीशनिंग, जितना कि हार्डवेयर पर ही।

यह उपकरण क्या नहीं करता है।एक एएचएफ वोल्टेज ढलानों, रुकावटों या अस्थायी को ठीक नहीं कर सकता है और यह वायरिंग समस्याओं, अंडरसाइज न्यूट्रल या ओवरलोड किए गए ट्रांसफार्मर को ठीक नहीं कर सकता है। यह वर्तमान विकृति को कम करता है और,बहुक्रिया संस्करणों में, शक्ति कारक और संतुलन में सुधार करता है। जो खरीदार एक फिल्टर से वोल्टेज की समस्या को हल करने की उम्मीद करते हैं, वे आमतौर पर निराश होते हैं, यही कारण है कि सर्वेक्षण विनिर्देश से पहले आता है।

बाजार की संरचना।उत्पाद कुछ दशकों के एम्पियर के दीवार-माउंटेड मॉड्यूल से लेकर कई सौ एम्पियर के कैबिनेट तक और केवल हार्मोनिक बुनियादी इकाइयों से लेकर प्रतिक्रियाशील,संतुलन और लॉगिंग क्षमता- उद्धरणों के बीच मूल्य में अंतर आमतौर पर मूल सिद्धांत के बजाय शुल्क, संलग्नक वर्ग और नियंत्रण सुविधाओं में अंतर को दर्शाता है,जो अनिवार्य रूप से सभी निर्माताओं के बीच समान है.

हार्मोनिक डिस्टॉर्शन के लिए पैसे क्यों खर्च होते हैं और फ़िल्टर इसे कैसे ठीक करते हैं?

1- बिल पर हानि दिखाई देती है।हार्मोनिक करंट हर कंडक्टर में आरएमएस करंट बढ़ाता है, केबल्स, बसबार और ट्रांसफार्मर घुमावों में आई2आर नुकसान को बढ़ाता है।संचित ऊर्जा को मापा और पुनः प्राप्त किया जा सकता है.

2ट्रांसफार्मर की क्षमता खपत हो गई है।हार्मोनिक धारा घुमावों को गर्म करती है और ट्रांसफार्मर को कम करती है। फ़िल्टरिंग पहले से ही भुगतान की गई क्षमता को मुक्त करती है, जो अक्सर पूंजी उन्नयन को पूरी तरह से स्थगित करती है।

3उपकरण का जीवनकाल छोटा हो जाता है।संधारित्र, मोटर्स और इलेक्ट्रॉनिक ड्राइव विकृतियों के तहत उच्च तापमान पर काम करते हैं, और उनकी सेवा जीवन हर डिग्री के साथ घट जाती है।

4अनुपालन लागू किया जाता है।उपयोगिताएं और ग्रिड कोड कनेक्शन बिंदु पर हार्मोनिक उत्सर्जन को सीमित करते हैं। अनुपालन न करने से जुर्माना, कनेक्शन से इनकार या समय के दबाव में मजबूर सुधार होता है।

5उत्पादन में रुकावटों की लागत होती है।विकृतियों के कारण ड्राइवों का कष्टप्रद ट्रिपिंग, कैपेसिटर की विफलता और नियंत्रण खराबी उत्पादन को बाधित करती है। विकृतियों को कम करने से इन घटनाओं की आवृत्ति कम होती है।

6प्रतिक्रियाशील आरोपों और दंडों से बचा जा सकता है।कई टैरिफ में एक प्रतिक्रियाशील घटक शामिल होता है जिसे एक बहु-कार्यात्मक उपकरण हटा सकता है जबकि एक ही समय में हार्मोनिक्स को फ़िल्टर कर सकता है, जिससे एकल स्थापना की अर्थव्यवस्था में सुधार होता है।

7- सबस्टेशन के उन्नयन के बिना विस्तार संभव हो जाता है।जहां कोई साइट अपनी क्षमता की सीमा के निकट है, तो नए ट्रांसफार्मर या स्विचगियर के बिना अतिरिक्त भार के लिए हार्मोनिक हेडरूम जारी करना संभव है ¢ अक्सर पूरे प्रोजेक्ट का सबसे बड़ा वित्तीय लाभ।

8मानकों और साक्ष्यों का उतना ही महत्व है जितना प्रदर्शन का।एक उपकरण जो अच्छा प्रदर्शन करता है, लेकिन एक सुसंगत प्रमाणन पैकेज के बिना आता है, एक कमीशनिंग कार्यक्रम को रोक सकता है।आदेश से पहले प्रकार परीक्षण सारांश और ईएमसी वर्ग, और खरीद आदेश में दस्तावेजों को वितरित करने के रूप में मांग करते हैं।

व्यवहार में आवेदन कैसे भिन्न होते हैं।एक डेटा हॉल को चार तारों की क्षतिपूर्ति, अतिरेक और लॉगिंग की आवश्यकता होती है क्योंकि लोड कभी नहीं रुकता है। एक चार्जिंग हब को गति और संतुलन की आवश्यकता होती है क्योंकि लोड सेकंड में कदम रखता है।एक पीवी संयंत्र को हल्के भार पर स्थिरता और इन्वर्टर्स के साथ समन्वय की आवश्यकता होती है. एक खदान को 690 वी हार्डवेयर, IP54 सुरक्षा और जनरेटर संगत मापदंडों की आवश्यकता होती है। एक सामान्य कारखाने को आमतौर पर एक केंद्रीय कैबिनेट और छोटे स्थानीय मॉड्यूल के मिश्रण की आवश्यकता होती है। प्रौद्योगिकी समान है;प्राथमिकताएं नहीं हैं.

एएचएफ का चयन, आकार और उपयोग कैसे करें

चरण 1 ️ उपाय करें।लोड स्पेक्ट्रम, THDi, TDD, पावर फैक्टर, न्यूट्रल करंट और असंतुलन का कम से कम एक सप्ताह तक, कई लोड स्तरों पर सर्वेक्षण करें। माप प्रत्येक बाद के निर्णय को चलाता है।

चरण 2 ️ अनुपालन बिंदु और सीमा को परिभाषित करें।यह निर्धारित करें कि लक्ष्य एक मानक, ग्रिड कोड या अनुबंध है, और किस बिंदु पर इसे मापा जाता है। कहीं और रखा गया मुआवजा शायद ही कभी ट्रांसफार्मर पर मापी गई सीमा को पूरा करता है।

चरण 3 ️ सामंजस्यीय धारा पर आकार।आरएमएस में लक्ष्य हार्मोनिक धाराओं को जोड़ें, परिवेश के लिए 25-30 प्रतिशत हेडरूम लागू करें और निकटतम फ्रेम का चयन करें।केवल एक THDi प्रतिशत से आकार सबसे आम डिजाइन त्रुटि है.

चरण 4 ️ प्रारूप चुनें।दीवार पर लगाए जाने वाले यूनिट वाणिज्यिक बोर्डों और छोटे रिट्रोफिट के लिए उपयुक्त होते हैं; 19 इंच के रैक मॉड्यूल सबस्टेशन और चरणबद्ध विस्तार के लिए उपयुक्त होते हैं; फर्श कैबिनेट मुख्य बोर्डों और भारी उद्योग के लिए उपयुक्त होते हैं।लेआउट तय करने से पहले प्रारूप का चयन करें, क्योंकि क्लीयरेंस और कूलिंग इस पर निर्भर करते हैं।

चरण 5 ️ विद्युत विन्यास निर्दिष्ट करें।वोल्टेज वर्ग, आवृत्ति, तीन तार या चार तार, तटस्थ रेटिंग, प्रतिक्रिया समय, सामंजस्य क्रम सीमा, संचार प्रोटोकॉल और सुरक्षा की डिग्री की पुष्टि करें।ये नौ अंक एक तुलनात्मक उद्धरण को एक अस्पष्ट उद्धरण से अलग करते हैं.

चरण 6: वास्तुकला की योजना बनाएं।मुख्य बोर्ड पर एक केंद्रीय इकाई और समस्याग्रस्त उप-बोर्ड पर स्थानीय मॉड्यूल आमतौर पर एक एकल बड़े उपकरण से बेहतर प्रदर्शन करते हैं, क्योंकि मुआवजा स्रोत के करीब रहता है।एएचएफ श्रेणी का अवलोकनफ्रेम की तुलना करने के लिए, और लोड के लिए प्रतिक्रिया वर्ग से मेल खाने के लिएःडाटा सेंटर एएचएफमहत्वपूर्ण हॉल के लिए,चार्जिंग स्टेशन एएचएफपरिवहन केंद्रों के लिए,690 वी खननभारी चक्रात्मक कार्य के लिए, औरबहुक्रियाशील एपीएफजहां प्रतिक्रियाशील और संतुलन कार्य हार्मोनिक भार के साथ यात्रा करते हैं।

चरण 7  उचित रूप से आयोग।सीटी ध्रुवीयता सत्यापित करें, मापदंडों रिकॉर्ड, एक लोड-चरण परीक्षण चलाने, और अनुपालन बिंदु पर पहले और बाद में माप.फर्श पर खड़ी कैबिनेटयादीवार और रैक मॉड्यूलएक ही प्रक्रिया का पालन करता है; केवल सिस्टम जटिलता बदल जाती है।

विनिर्देश चेकलिस्ट।नाममात्र और मापा हुआ वोल्टेज; आवृत्ति; तीन तार या चार तार; हेडरूम के साथ प्रतिपूर्ति करंट; हार्मोनिक क्रम सीमा; प्रतिक्रिया समय की परिभाषा; प्रतिक्रियाशील और संतुलन क्षमता;संलग्नक और आईपी रेटिंगसंचार और लॉगिंग; प्रमाणन पैकेज; स्पेयर पार्ट्स की उपलब्धता; कमीशन और सत्यापन प्रक्रिया। कोई भी आपूर्तिकर्ता जो सभी बारह को लिखित रूप में जवाब देता है वह एक इंजीनियर समाधान बेच रहा है।.एरैक-माउंटेड फ्रेमयह अक्सर चरणबद्ध औद्योगिक परियोजनाओं के लिए सबसे व्यावहारिक प्रारंभिक बिंदु होता है, और इसे लोड बढ़ने के साथ समानांतर किया जा सकता है।

आम डिजाइन त्रुटियां।एक स्पेक्ट्रम के बजाय प्रतिशत से आकार, चार तारों के बोर्ड पर तटस्थ को अनदेखा करना, फिल्टर के नीचे सीटी रखना, एकल चरण भार के लिए तीन तारों की इकाई निर्दिष्ट करना,और खरीद आदेश से कमीशनिंग परीक्षण को छोड़नाप्रत्येक को डिजाइन चरण में बचाने के लिए सस्ता और स्थापना के बाद सही करने के लिए महंगा है, और प्रत्येक नियमित रूप से उन परियोजनाओं में दिखाई देता है जो मापी गई विधि का पालन करने में विफल रहे।

स्वामित्व की कुल लागत।लैंडिंग लागत की तुलना करें, मुख्य मूल्य नहींः सीटी, केबल, स्विचगियर, कमीशनिंग, दस्तावेज और स्पेयर पार्ट्स शामिल करें।स्थानीय स्पेयर उपलब्धता और पूर्ण प्रमाणन के साथ थोड़ा अधिक महंगा फ्रेम अक्सर एक सस्ती इकाई की तुलना में पांच साल से कम खर्च करता है जिसके लिए प्रत्येक दोष के लिए कारखाने की वापसी की आवश्यकता होती है, विशेष रूप से उन साइटों पर जहां डाउनटाइम उत्पादन लागत है।

कार्यान्वयन को चरणबद्ध कैसे करें।दो सबसे खराब बोर्डों पर एक सर्वेक्षण के साथ शुरू करें, वहां मुआवजा स्थापित करें, परिणाम की पुष्टि करें और व्यापक कार्यक्रम को सही ठहराने के लिए इसका उपयोग करें। चरणबद्ध कार्यान्वयन पूंजी जोखिम को कम करता है,आंतरिक साक्ष्य उत्पन्न करता है और चरणों के बीच विनिर्देश में सुधार करने की अनुमति देता हैयह औद्योगिक संगठनों में आम तौर पर बजट जारी करने के तरीके से भी मेल खाता है।

स्थापना के बाद क्या उम्मीद करें।सही आकार के साथ, अनुपालन बिंदु पर वर्तमान THDi आमतौर पर पांच प्रतिशत से नीचे गिर जाता है और शक्ति कारक 0 से ऊपर बढ़ जाता है।99यथार्थवादी रूप से, परिणाम भार की स्थिति, माप बिंदु और पृष्ठभूमि विरूपण के आधार पर भिन्न होते हैं, इसलिए लक्ष्य को एक सामान्य अपेक्षा के बजाय एक विशिष्ट माप के आधार पर परिभाषित किया जाना चाहिए।

निर्णय का दस्तावेजीकरण करना।खरीद से पहले सर्वेक्षण, गणना, चयनित फ्रेम और अपेक्षित परिणाम रिकॉर्ड करें। यह दस्तावेज डिजाइन इंजीनियर की रक्षा करता है यदि प्रदर्शन बाद में सवाल में है,और यह है जो एक दूसरी साइट जल्दी और लगातार निर्दिष्ट करने के लिए अनुमति देता हैदस्तावेजों के बिना अभियांत्रिकी निर्णय का बचाव करना कठिन है और दोहराया जाना असंभव है।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

एक एएचएफ और एक संधारित्र बैंक के बीच क्या अंतर है?

एक संधारित्र बैंक स्थिर प्रतिक्रियाशील धारा प्रदान करता है और शक्ति कारक में सुधार करता है, लेकिन यह हार्मोनिक्स को नहीं हटा सकता है और उन्हें बढ़ा सकता है।एक एएचएफ एक नियंत्रित करंट इंजेक्ट करता है जो विकृति को रद्द करता है और प्रतिक्रियाशील करंट भी आपूर्ति कर सकता है, बदलते भार के अनुकूल।

मुझे कैसे पता चलेगा कि मुझे फ़िल्टरिंग या प्रतिक्रियाशील मुआवजे की आवश्यकता है?

दोनों को मापें। स्वीकार्य शक्ति कारक के साथ उच्च THDi फ़िल्टरिंग के लिए कहता है; मामूली विकृति के साथ कम शक्ति कारक प्रतिक्रियाशील मुआवजे के लिए कहता है;दोनों मिलकर एक बहुक्रिया यंत्र या अलग-अलग माप बिंदुओं के साथ एक हाइब्रिड व्यवस्था को उचित बनाते हैं.

मुझे किस आकार के फ़िल्टर की आवश्यकता है?

आयाम मापा हुआ हार्मोनिक करंट में एम्पियर में, आरएमएस में जोड़ा गया, 25 से 30 प्रतिशत हेडरूम के साथ।ट्रांसफार्मर रेटिंग या मासिक बिल पर आधारित अंगूठे का नियम अविश्वसनीय है और अक्सर एक अंडरसाइज या ओवरसाइज यूनिट की ओर जाता है.

फ़िल्टर को कहाँ लगाना चाहिए?

उस बिंदु पर जो अनुपालन माप से मेल खाता है, आमतौर पर मुख्य बोर्ड या ट्रांसफार्मर माध्यमिक, साथ ही स्थानीय मॉड्यूल जहां उप-बोर्ड केंद्रित गैर-रैखिक भार ले जाते हैं।मुआवजे को उस धारा को मापने में सक्षम होना चाहिए जिसे उसे ठीक करना चाहिए.

एएचएफ कब तक चलता है?

एक नियंत्रित वातावरण में एक दशक से अधिक समय तक, डीसी बस कैपेसिटर और शीतलन प्रशंसकों के साथ मुख्य पहनने वाले वस्तुओं के रूप में।नियमित फिल्टर सफाई और वार्षिक तापमान जांच दो रखरखाव कार्य हैं जो सेवा जीवन को सबसे अधिक प्रभावित करते हैं.

क्या एक फ़िल्टर कई बोर्डों की सेवा कर सकता है?

केवल यदि सीटी संयुक्त धारा को मापते हैं और बोर्डों को अलग स्रोतों के बिना एक ही बिंदु से आपूर्ति की जाती है।अन्यथा प्रत्येक बोर्ड या फीडर को अपने स्वयं के माप और अपने स्वयं के मुआवजे की आवश्यकता होती है.

निष्कर्ष

एक सक्रिय हार्मोनिक फ़िल्टर एक अप्रत्याशित शक्ति गुणवत्ता समस्या को नियंत्रित, मापने योग्य परिणाम में परिवर्तित करता है।अनुपालन बिंदु को परिभाषित करें, हेडरूम के साथ सामंजस्यपूर्ण धारा पर आकार, स्थापना के अनुरूप एक प्रारूप और विद्युत विन्यास चुनें, और प्रलेखित सत्यापन के साथ कमीशन।संतुलन, redundancy, mounting format ️ उस आधार पर एक भिन्नता है।

निर्दिष्ट करने के लिए तैयार?हमें अपने बिजली गुणवत्ता डेटा, एकल-लाइन आरेख और अनुपालन लक्ष्य भेजें, और हमारे इंजीनियर एक आकार गणना, फ्रेम सिफारिश और कमीशन योजना वापस आ जाएगी।हमारी इंजीनियरिंग टीम से संपर्क करें.