APF در مقابل AHF در مقابل SVG: کدام دستگاه کیفیت توان را نیاز دارید؟

خلاصه. درک تفاوت‌های APF، AHF و SVG از پرهزینه‌ترین اشتباه در خرید کیفیت توان جلوگیری می‌کند: خرید دستگاهی که مشکلی را حل می‌کند که کارخانه ندارد. هر سه از مبدل‌های IGBT استفاده می‌کنند و هر سه در کاتالوگ شبیه به هم به نظر می‌رسند، اما فیلتر توان فعال جریان اعوجاج را هدف قرار می‌دهد، فیلتر هارمونیک فعال هارمونیک‌ها و اغلب توان راکتیو را نیز هدف قرار می‌دهد، و ژنراتور وار استاتیک ولتاژ را پشتیبانی می‌کند و جبران راکتیو را در مقیاس بسیار بزرگتر انجام می‌دهد. این مقایسه اهداف کنترلی، رتبه‌بندی‌های معمول و نقاط اندازه‌گیری هر دستگاه را توضیح می‌دهد، نشان می‌دهد که توابع آنها کجا همپوشانی دارند و یک مسیر انتخاب برای کارخانه‌هایی که به بیش از یک قابلیت نیاز دارند ارائه می‌دهد. همچنین شامل آرایش‌های هیبریدی است که در آن AHF هارمونیک‌ها را در تخته توزیع مدیریت می‌کند در حالی که SVG توان راکتیو را در ورودی مدیریت می‌کند.

APF، AHF و SVG از نظر فنی چیستند؟

هر سه دستگاه مبدل‌های منبع ولتاژ هستند که به صورت موازی با شبکه متصل می‌شوند. یک فیلتر توان فعال (APF) جریان بار را اندازه‌گیری می‌کند، جزء اعوجاج را استخراج کرده و جریانی مخالف را تزریق می‌کند تا جریان منبع سینوسی شود. یک فیلتر هارمونیک فعال (AHF) همین عملکرد را با انتخاب صریح مرتبه هارمونیک انجام می‌دهد و در اکثر خانواده‌های محصول مدرن، جریان راکتیو، تعادل بار و در برخی مدل‌ها، پشتیبانی از سوسو زدن در ولتاژ پایین را نیز فراهم می‌کند.

یک ژنراتور وار استاتیک (SVG) توپولوژی مبدل را به اشتراک می‌گذارد اما هدف کنترلی متفاوتی دارد. این دستگاه جریان راکتیو را برای حفظ ولتاژ، بهبود ضریب توان و سرکوب سوسو زدن تنظیم می‌کند. رتبه‌بندی آن به جای آمپر جریان هارمونیک، بر حسب kVAr یا MVA بیان می‌شود و معمولاً در ولتاژ متوسط (6 کیلو ولت تا 35 کیلو ولت) برای نیروگاه‌های تجدیدپذیر، پست‌ها و صنایع سنگین کاربرد دارد. در ولتاژ پایین، مرز بین AHF و SVG محو می‌شود، زیرا یک AHF مدرن با قابلیت راکتیو می‌تواند بسیاری از کارهایی را که یک SVG کوچک LV انجام می‌دهد، انجام دهد.

تفاوت عملی در مقداری است که هر دستگاه اندازه‌گیری و کنترل می‌کند. AHF هارمونیک‌های جریان بار را اندازه‌گیری و تنظیم می‌کند؛ SVG ولتاژ را اندازه‌گیری و خروجی راکتیو را تنظیم می‌کند. APF اغلب سخت‌افزار مشابه AHF با هدف کنترلی ساده‌تر است، به همین دلیل است که این دو اصطلاح در برخی بازارها به جای هم و در بازارهای دیگر به طور متمایز استفاده می‌شوند. هنگام مقایسه قیمت‌ها، بپرسید که دستگاه در واقع چه چیزی را کنترل می‌کند، در کدام نقطه اندازه‌گیری، و هنگامی که سایر عملکردها فعال می‌شوند، چه اتفاقی برای آن کنترل می‌افتد.

رتبه‌بندی‌ها بقیه داستان را می‌گویند. AHFهای ولتاژ پایین معمولاً 15 تا 600 آمپر جریان جبران‌کننده در ولتاژ 380 تا 690 ولت هستند. SVGهای ولتاژ پایین ده‌ها تا چند صد کیلووار را پوشش می‌دهند. SVGهای ولتاژ متوسط در پیکربندی‌های H-bridge آبشاری به ده‌ها مگاولت آمپر می‌رسند. یک AHF 100 آمپری در 400 ولت معادل تقریباً 69 کیلووار ظرفیت مبدل است، که نشان می‌دهد چرا این دو خانواده محصول به این شکل مقیاس‌بندی می‌شوند.

ظرفیت مبدل مشترک است، نه افزایشی. یک دستگاه 100 آمپری در 400 ولت تقریباً 69 کیلووار ظرفیت ظاهری مبدل دارد. اگر 60 آمپر جریان هارمونیک و 40 آمپر جریان راکتیو تزریق کند، جمع برداری باید همچنان در محدوده رتبه‌بندی باقی بماند. برگه‌های بازاریابی که حداکثر جریان هارمونیک و حداکثر جریان راکتیو را به طور جداگانه لیست می‌کنند، این محدودیت را پنهان می‌کنند و این رایج‌ترین دلیل عدم عملکرد دستگاه چند منظوره مطابق با مشخصات آن در یک کارخانه واقعی است.

چرا انتخاب دستگاه اشتباه یک اشتباه پرهزینه است

1. مشکلات ولتاژ، مشکلات هارمونیک نیستند. کارخانه‌ای با ضریب توان ثابت 0.86 و ولتاژ پایدار به جبران راکتیو نیاز دارد، نه فیلتر هارمونیک. نصب AHF برای رفع جریمه ضریب توان، ظرفیت مبدل را برای جریان راکتیو که یک بانک خازنی یا SVG می‌تواند ارزان‌تر تامین کند، تلف می‌کند.

2. مشکلات هارمونیک با دستگاه‌های راکتیو از بین نمی‌روند. یک بانک خازنی ضریب توان را بهبود می‌بخشد و می‌تواند هارمونیک پنجم یا هفتم را در صورت اشتباه بودن تنظیمات تشدید کند. کارخانه‌ای که خازن‌ها را برای رفع جریمه PF نصب کرده و سپس اعوجاج بدتری را اندازه‌گیری کرده است، این درس را به طور پرهزینه‌ای آموخته است.

3. نقاط اندازه‌گیری نتیجه را تعیین می‌کنند. AHF جریان را در محل CT خود تنظیم می‌کند. اگر CT در تخته توزیع باشد اما کنتورهای شرکت برق در ثانویه ترانسفورماتور باشند، بارهای بالادستی جبران نشده در اندازه‌گیری انطباق باقی می‌مانند. SVG در ورودی ولتاژ را اندازه‌گیری می‌کند، بنابراین هدف آن به طور طبیعی با کنتورینگ شرکت برق همسو می‌شود. تطبیق دستگاه با نقطه اندازه‌گیری به اندازه تطبیق عملکرد با مشکل مهم است.

4. مقیاس اقتصاد را تعیین می‌کند. برای بار هارمونیک 200 آمپری در 400 ولت، یک APF با رتبه 50 آمپر تا 600 آمپر پاسخ مستقیم است. برای نیاز راکتیو 20 مگاوار در 35 کیلو ولت، یک SVG ولتاژ متوسط تنها گزینه عملی است. تلاش برای پوشش وظیفه راکتیو بزرگ با فیلترهای ولتاژ پایین پشته شده گران و از نظر مکانیکی ناخوشایند است.

5. وظایف ترکیبی نیاز به مشخصات صریح دارند. دستگاهی که ادعا می‌کند هارمونیک‌ها، PF و تعادل را انجام می‌دهد باید کاهش رتبه را هنگام کار همزمان هر سه بیان کند. برخی واحدها فقط زمانی حداکثر جریان هارمونیک را ارائه می‌دهند که خروجی راکتیو صفر باشد. منحنی وظیفه ترکیبی را بخواهید، نه حداکثر هر عملکرد.

6. استانداردها بر اساس عملکرد متفاوت هستند. محدودیت‌های هارمونیک از IEEE 519 یا سری IEC 61000 می‌آیند؛ محدودیت‌های ولتاژ و سوسو زدن از IEC 61000-3-3 و کدهای شبکه ملی می‌آیند. دستگاهی که برای یک هدف مطابق است ممکن است هیچ مدرکی برای هدف دیگر نداشته باشد، که در بازرسی مهم است.

7. چرخه عمر و قطعات یدکی بر اساس خانواده محصول متفاوت هستند. ماژول‌های فیلتر ولتاژ پایین اقلام مصرفی در کاتالوگ توزیع‌کننده هستند؛ زیرمجموعه‌های SVG ولتاژ متوسط اجزای پروژه با زمان تحویل طولانی هستند. کارخانه‌ای که بر فیلتر کردن LV استاندارد می‌کند، یک ماژول یدکی نگه می‌دارد و هر تخته را پوشش می‌دهد. کارخانه‌ای با SVG MV نیاز به برنامه قطعات یدکی خاص پروژه و اغلب، قرارداد خدمات دارد. مقایسه‌های کل هزینه مالکیت که این تفاوت را نادیده می‌گیرند گمراه‌کننده هستند.

8. شواهد کد شبکه باید با عملکرد اعلام شده مطابقت داشته باشد. اتصالات تجدیدپذیر به طور فزاینده‌ای نیاز به قابلیت راکتیو اثبات شده، تحمل ولتاژ و محدودیت‌های انتشار هارمونیک در نقطه اتصال دارند. بسته شواهد بر اساس نوع دستگاه و رتبه‌بندی جمع‌آوری می‌شود. ترکیب توابع در دو دستگاه از نظر الکتریکی خوب است، اما مستندات باید نشان دهد که کدام دستگاه کدام الزام را برآورده می‌کند، و شرکت برق دقیقاً با همین اصطلاحات از آن خواهد پرسید.

نحوه انتخاب بین APF، AHF و SVG

مرحله 1 — قبل از محصول، مشکل را مشخص کنید. برای یک هفته THDi، مرتبه‌های فردی، ضریب توان، تغییرات ولتاژ، سوسو زدن و عدم تعادل را ثبت کنید. مسئله غالب دستگاه را تعیین می‌کند؛ اگر دو مسئله قابل مقایسه باشند، برای یک هیبرید برنامه‌ریزی کنید.

مرحله 2 — بررسی کنید که آیا نول درگیر است. تخته‌های چهار سیمه با بارهای تک فاز نیاز به جبران سه‌گانه دارند. یک APF ماژولار نصب شده در رک برای کابینت‌های توزیع LV با قابلیت چهار سیمه این مورد را در یک قاب فشرده پوشش می‌دهد.

مرحله 3 — برای مشکلات ترکیبی، معماری هیبریدی را انتخاب کنید. یک آرایش رایج: یک AHF در هر تخته مشکل‌دار برای اعوجاج جریان، و یک SVG در ورودی برای PF و ولتاژ. کابینت SVG ماژولار 150 کیلووار و AHF ولتاژ پایین برای کارخانه‌های صنعتی معمولاً به این روش با هم مستقر می‌شوند.

مرحله 4 — هماهنگی و محل CT را تأیید کنید. دو مبدل سریع در یک شبکه می‌توانند با هم تداخل داشته باشند. نقطه اندازه‌گیری را برای هر دستگاه مستند کنید، AHF را برای تنظیم جریان و SVG را برای تنظیم ولتاژ تنظیم کنید، و پایداری را با هر دو در حال کار تحت بار مرحله‌ای تأیید کنید.

مرحله 5 — شواهد را برای هر عملکرد مشخص کنید. استانداردهایی را که باید رعایت کنید لیست کنید و شواهد آزمون را برای هر عملکرد بخواهید: محدودیت‌های جریان هارمونیک، محدوده PF، باند تنظیم ولتاژ و کاهش سوسو زدن. یک ادعای انطباق واحد که همه عملکردها را پوشش می‌دهد به ندرت برای بررسی شرکت برق کافی است.

مرحله 6 — کل هزینه مالکیت را مقایسه کنید، نه قیمت واحد. فضای تابلو برق، کابل، تلفات، نگهداری و قطعات یدکی را در نظر بگیرید. یک AHF چند منظوره ممکن است گران‌تر از یک APF ساده باشد اما یک بانک خازنی و کنترلر جداگانه را حذف می‌کند، که اغلب رتبه‌بندی را تغییر می‌دهد.

برای کارخانه‌هایی در ولتاژ متوسط که توان راکتیو غالب است، تصمیم معمولاً بین یک SVG و یک بانک خازنی معمولی با راکتورهای تنظیم شده است. محدوده SVG را برای پیکربندی‌های ولتاژ متوسط مرور کنید و در مقابل محدوده AHF مقایسه کنید زمانی که مشکل غالب به جای پشتیبانی ولتاژ، اعوجاج جریان است. تیم مهندسی ما می‌تواند هر دو سناریو را در برابر داده‌های اندازه‌گیری شده شما قبل از تعهد مدل‌سازی کند.

قبل از مقیاس‌بندی، آزمایشی انجام دهید. در جایی که سایت دارای چندین تخته مشابه است، یکی را به عنوان آزمایشی برای یک ماه فیلتر کنید، نتیجه را اندازه‌گیری کنید و از داده‌ها برای اندازه‌گیری بقیه استفاده کنید. این هزینه یک بازدید اضافی از راه‌اندازی را دارد و معمولاً حداقل یک فرض در ارزیابی اصلی را اصلاح می‌کند، به خصوص در مورد اینکه مبدل پس از پوشش وظیفه هارمونیک چقدر جریان راکتیو می‌تواند آزاد کند.

تله‌های مشخصات رایج. چهار موردی که بیشتر از همه ظاهر می‌شوند: نقل قول رتبه جریان هارمونیک بدون بیان وظیفه راکتیو در همان زمان؛ مشخص کردن باند تنظیم ولتاژ بدون بیان سطح خطا که برای آن اعمال می‌شود؛ فرض اینکه یک واحد چهار سیمه فقط در دفاتر مورد نیاز است؛ و مقایسه یک دستگاه چند منظوره با یک دستگاه تک منظوره فقط بر اساس قیمت. هر کدام با یک خط اضافی در برنامه فنی به راحتی قابل رفع هستند.

نقطه شروع را به درستی اندازه‌گیری کنید. مقایسه دستگاه فقط به خوبی بررسی پشت آن است. مرتبه‌های هارمونیک فردی، PF در بار جزئی و کامل، تغییرات ولتاژ در طول تغییر شیفت، سوسو زدن در جایی که جوشکاری یا بارهای قوس وجود دارد، و جریان نول در تخته‌های چهار سیمه را ثبت کنید. ده دقیقه داده که در زمان اشتباه ثبت شده است، هر تصمیم بعدی را گمراه می‌کند و این رایج‌ترین دلیل ناامیدکننده بودن یک دستگاه با مشخصات صحیح است.

دستگاه را با تعرفه کنتورینگ همسو کنید. برخی از شرکت‌های برق از شارژ توان راکتیو که بر اساس میانگین 15 دقیقه اندازه‌گیری می‌شود استفاده می‌کنند، در حالی که محدودیت‌های هارمونیک ممکن است بر اساس پنجره‌های بسیار کوتاه‌تر ارزیابی شوند. بنابراین می‌توان با دستگاه‌های مختلفی که در نقاط مختلف نصب کار می‌کنند، به هر دو هدف دست یافت و یک دستگاه واحد به طور خودکار ارزان‌ترین راه برای برآورده کردن هر دو نیست. قبل از فرض اینکه یک واحد چند منظوره همه ریسک‌ها را پوشش می‌دهد، ساختار تعرفه را بررسی کنید.

سوالات متداول

آیا APF همان AHF است؟

اغلب سخت‌افزار یکسان است و اصطلاحات به جای هم استفاده می‌شوند. به طور دقیق، AHF انتخاب مرتبه هارمونیک صریح را مشخص می‌کند و معمولاً عملکردهای راکتیو و تعادل را اضافه می‌کند، در حالی که APF دسته گسترده‌تر فیلتر فعال را توصیف می‌کند. توابع کنترلی را به صورت کتبی تأیید کنید.

آیا AHF می‌تواند جایگزین بانک خازنی شود؟

تا حدی. AHF با قابلیت راکتیو می‌تواند جریان راکتیو پیشرو یا تأخیری را تامین کند و ضریب توان را بهبود بخشد، اما کیلووار بر آمپر توسط رتبه‌بندی مبدل محدود می‌شود. وظایف راکتیو بزرگ با SVG یا بانک خازنی با راکتور تنظیم شده اقتصادی‌تر هستند.

آیا به AHF و SVG هر دو نیاز دارم؟

فقط در مواردی که هم اعوجاج هارمونیک و هم مشکلات ولتاژ یا سوسو زدن قابل توجه باشند. بسیاری از کارخانه‌های صنعتی اعوجاج را در تخته با AHF حل می‌کنند و پشتیبانی ولتاژ را به شرکت برق واگذار می‌کنند. نیروگاه‌های تجدیدپذیر و شبکه‌های ضعیف اغلب به هر دو نیاز دارند.

کدام دستگاه سریع‌تر پاسخ می‌دهد؟

هر دو مبتنی بر مبدل هستند و معمولاً در عرض چند میلی‌ثانیه پاسخ می‌دهند؛ تفاوت در هدف کنترلی است تا سرعت. AHF به تغییرات جریان بار واکنش نشان می‌دهد، در حالی که SVG به تغییرات ولتاژ واکنش نشان می‌دهد، بنابراین سرعت ظاهری به آنچه اندازه‌گیری می‌شود بستگی دارد.

آیا SVG نیز می‌تواند هارمونیک‌ها را فیلتر کند؟

برخی از SVGها حالت‌های جبران هارمونیک را شامل می‌شوند، اما رتبه‌بندی آنها بر حسب کیلووار برای وظیفه راکتیو اندازه‌گیری می‌شود، بنابراین ظرفیت هارمونیک محدود است. در جایی که اعوجاج مسئله اصلی است، یک AHF اختصاصی از ظرفیت مبدل به طور موثرتری استفاده می‌کند.

مشکلات هارمونیک ولتاژ متوسط چطور؟

فیلتر کردن ولتاژ متوسط معمولاً ترکیبی از یک SVG پله‌ای یا یک شاخه فیلتر تنظیم شده با فیلتر LV در منبع است. راه‌حل اقتصادی‌تر معمولاً فیلتر کردن در ولتاژ پایین جایی است که بارهای غیرخطی در واقع وجود دارند، نه در ورودی MV.

نتیجه‌گیری

APF، AHF و SVG توپولوژی مشترکی دارند اما هدف مشترکی ندارند. دستگاه را با مشکل اندازه‌گیری شده تطبیق دهید: اعوجاج جریان نیاز به فیلتر کردن دارد، ولتاژ و وظیفه راکتیو نیاز به SVG دارند، و مشکلات ترکیبی توجیه کننده یک هیبرید با نقاط اندازه‌گیری جداگانه واضح هستند. منحنی‌های وظیفه ترکیبی و شواهد آزمون برای هر عملکرد را مشخص کنید، و انتخاب به یک تصمیم مهندسی تبدیل می‌شود تا یک مقایسه کاتالوگ.

مطمئن نیستید سایت شما به کدام دستگاه نیاز دارد؟ یک هفته داده کیفیت توان را به اشتراک بگذارید و ما به شما خواهیم گفت که کدام عملکردها توجیه‌پذیر هستند، کدام نیستند، و یک پیکربندی مطابق چگونه به نظر می‌رسد. داده‌های خود را برای بررسی رایگان انتخاب ارسال کنید.