?

สรุป การเรียนรู้วิธีการคำนวณขนาดของ Active Harmonic Filter (AHF) ที่ถูกต้องมักจะเป็นตัวตัดสินว่าโครงการจะผ่านเป้าหมาย THDi หรือไม่ หรือต้องใช้ยูนิตที่สองในอีกหกเดือนต่อมา การคำนวณขนาดไม่ใช่แค่การคำนวณ kVA เท่านั้น แต่เริ่มต้นจากการวัดสเปกตรัมฮาร์มอนิก แปลงกระแสฮาร์มอนิกแต่ละตัวให้เป็นกระแสชดเชยที่ต้องการ จากนั้นจึงเพิ่มเผื่อสำหรับการเติบโตของโหลด อุณหภูมิแวดล้อม และหน้าที่รีแอคทีฟ คู่มือนี้จะแนะนำการคำนวณที่วิศวกรควรดำเนินการก่อนออกใบสั่งซื้อ: การอ่านค่า THDi และ TDD อย่างถูกต้อง การรวมกระแสฮาร์มอนิกแบบ RMS แทนที่จะเป็นแบบเลขคณิต การแปลงสเปกตรัมเป็นพิกัดกระแส AHF และการตรวจสอบผลลัพธ์กับตัวอย่างบอร์ดจ่ายไฟ 400 V ที่คำนวณไว้ นอกจากนี้ยังอธิบายข้อผิดพลาดในการคำนวณขนาดสี่ประการที่ทำให้การติดตั้งส่วนใหญ่ทำงานได้ไม่ดี และการตรวจสอบการติดตั้งที่พิสูจน์ว่ายูนิตกำลังทำงานตามที่ระบุไว้

การคำนวณขนาด Active Harmonic Filter จริงๆ แล้วเกี่ยวข้องกับอะไรบ้าง?

การคำนวณขนาดคือกระบวนการกำหนดกระแสชดเชยที่ AHF ต้องฉีดเพื่อรักษาความผิดเพี้ยนที่จุดเชื่อมต่อร่วมให้อยู่ภายในขีดจำกัดที่กำหนด ต้องใช้ข้อมูลอินพุตสามอย่าง: กระแสโหลดที่จุดปฏิบัติตามข้อกำหนด สเปกตรัมฮาร์มอนิกของโหลดนั้น และขีดจำกัดที่คุณตั้งใจจะบรรลุ ผลลัพธ์คือพิกัดกระแสของฟิลเตอร์ รูปแบบการติดตั้ง และการกำหนดค่าการควบคุม ตามลำดับ

ความแตกต่างทางเทคนิคประการแรกคือระหว่าง THDi และ TDD THDi คืออัตราส่วนของกระแส RMS ฮาร์มอนิกต่อกระแส RMS พื้นฐาน ณ เวลาที่วัด ดังนั้นจึงเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเมื่อค่าพื้นฐานลดลงที่โหลดต่ำ TDD เปรียบเทียบกระแสฮาร์มอนิกกับกระแสความต้องการสูงสุด ซึ่งเป็นปริมาณที่รหัสกริดส่วนใหญ่จำกัด บอร์ดที่แสดงค่า THDi 45% ที่โหลด 30% อาจเป็นไปตามข้อกำหนดอย่างสมบูรณ์ตามเกณฑ์ TDD และการคำนวณขนาดฟิลเตอร์เพื่อยกเลิกค่า THDi ที่โหลดต่ำเป็นปฏิกิริยาที่มากเกินไปและมีค่าใช้จ่ายสูง

ความแตกต่างประการที่สองคือการรวมค่า RMS กระแสฮาร์มอนิกที่ลำดับต่างกันจะรวมกันเป็นรากที่สองของผลรวมของกำลังสอง ไม่ใช่แบบเลขคณิต โหลดที่มีกระแสฮาร์มอนิกที่ 5 คือ 30 A, ที่ 7 คือ 18 A และที่ 11 คือ 9 A จะมีกระแสฮาร์มอนิกทั้งหมดประมาณ 36 A ไม่ใช่ 57 A การคำนวณผิดพลาดโดยการรวมลำดับโดยตรงจะทำให้ฟิลเตอร์พองตัวขึ้น 50% หรือมากกว่า และเป็นหนึ่งในข้อผิดพลาดที่พบบ่อยที่สุดในข้อกำหนดของที่ปรึกษาที่คัดลอกค่า THD ทั้งหมดโดยไม่มีสเปกตรัมเบื้องหลัง

ประการที่สาม การคำนวณขนาดต้องตระหนักว่า AHF ชดเชยกระแส ไม่ใช่เปอร์เซ็นต์ความผิดเพี้ยน หากโหลดเพิ่มขึ้นจาก 200 A เป็น 300 A โดยมีสเปกตรัมเปอร์เซ็นต์เท่าเดิม กระแสฮาร์มอนิกจะเพิ่มขึ้นตามสัดส่วน และฟิลเตอร์ที่คำนวณขนาดสำหรับสภาวะเดิมจะกลายเป็นขนาดเล็กเกินไป แม้ว่าจะไม่มีการเปลี่ยนแปลงประเภทของโหลดก็ตาม นั่นคือเหตุผลที่แนวทางปฏิบัติที่แนะนำคือการคำนวณขนาดตามความต้องการสูงสุด บวกกับการเผื่อการเติบโต ไม่ใช่ตามค่าเฉลี่ยที่วัดได้ในปัจจุบัน

เหตุใดการคำนวณขนาดที่ถูกต้องจึงตัดสินผลลัพธ์ของโครงการ

1. การคำนวณขนาดเล็กเกินไปทำให้การทดสอบการยอมรับล้มเหลว ฟิลเตอร์ที่ทำงานที่กระแสพิกัด 100% จะไม่มีส่วนเผื่อสำหรับค่าสูงสุดที่ครอบงำการประเมินการปฏิบัติตามข้อกำหนด เมื่อค่า THDi ที่วัดได้อยู่ที่ 8% แทนที่จะเป็น 5% ที่ระบุไว้ ผู้ติดตั้งจะต้องรับผิดชอบค่าใช้จ่ายของยูนิตที่สอง และที่ปรึกษาจะสูญเสียความมั่นใจในผู้จัดจำหน่าย ส่วนเผื่อ 20-30% คือความแตกต่างระหว่างรายงานที่ผ่านและการเจรจาต่อรอง

2. การคำนวณขนาดใหญ่เกินไปทำให้สิ้นเปลืองเงินทุนและพื้นที่สวิตช์เกียร์ ยูนิตที่มีขนาดใหญ่กว่าที่จำเป็นสองขนาดมีราคาสูงกว่า ใช้พลังงานเสริมมากกว่า ใช้พื้นที่ตู้มากกว่า และในเครือข่ายที่อ่อนแอ อาจมีปฏิกิริยากับอิมพีแดนซ์ของแหล่งจ่ายไฟอย่างรุนแรง ผู้ซื้อที่เปรียบเทียบใบเสนอราคาที่ใหญ่เกินไปกับใบเสนอราคาที่คำนวณขนาดอย่างถูกต้องมักจะเลือกยูนิตที่ถูกกว่า ดังนั้นการคำนวณขนาดใหญ่เกินไปจึงทำให้เสียคำสั่งซื้อและกำไร

3. โหลดสี่สายต้องมีขนาดสายกลางอย่างชัดเจน ฮาร์มอนิกที่เป็นสามเท่าจะรวมกันในสายกลางของระบบสี่สาย บอร์ดเชิงพาณิชย์ที่จ่ายไฟให้กับเรกติฟายเออร์เฟสเดียวสามารถมีกระแสสายกลางสูงกว่ากระแสเฟส และฟิลเตอร์สามสายไม่สามารถจัดการได้ การเลือก โมดูล AHF สี่สาย 30A ในขั้นตอนการออกแบบจะช่วยหลีกเลี่ยงการติดตั้งใหม่ที่มีค่าใช้จ่ายสูงกว่าอุปกรณ์เดิม

4. ต้องตรวจสอบปฏิกิริยากับการชดเชยที่มีอยู่ โรงงานที่ใช้ตัวเก็บประจุหรือตัวเหนี่ยวนำดีทูนอยู่แล้วจะมีค่าความถี่เรโซแนนซ์ที่กำหนดโดยขนาดตัวเก็บประจุและอิมพีแดนซ์หม้อแปลง หากคำนวณขนาด AHF โดยไม่ตรวจสอบเรโซแนนซ์นั้น ฟิลเตอร์อาจขยายแถบความถี่ที่ควรจะลบออก ดังนั้นการคำนวณขนาดจึงรวมถึงการตรวจสอบเรโซแนนซ์สั้นๆ ไม่ใช่แค่การคำนวณกระแส

5. การเปลี่ยนแปลงโหลดในอนาคตจะเปลี่ยนคำตอบ เครื่องชาร์จ EV ไดรฟ์เพิ่มเติม หรือระบบทำความเย็นใหม่ สามารถเพิ่มกระแสฮาร์มอนิกเป็นสองเท่าได้ภายในหนึ่งปี เฟรมแบบโมดูลาร์ช่วยให้ความจุตามโหลดได้: เริ่มต้นด้วย โมดูลติดตั้งบนแร็ค 50A และต่อยูนิตที่สองเมื่อโหลดมาถึง แทนที่จะเปลี่ยนอุปกรณ์ทั้งหมด

6. อุณหภูมิแวดล้อมและระดับการลัดวงจรเปลี่ยนขนาดที่มีผล โมดูลที่ให้พิกัด 50 A ที่ 40 °C อาจให้กระแสเพียง 42 A ที่ 50 °C และเครือข่ายที่อ่อนแอซึ่งมีระดับการลัดวงจรจำกัดจะบังคับให้ลดอัตราขยาย ซึ่งลดการชดเชยที่ทำได้ ผลกระทบทั้งสองอย่างควรอยู่ในเอกสารการคำนวณขนาดเป็นปัจจัยลดทอน ไม่ใช่สิ่งที่พบโดยไม่คาดคิดระหว่างการติดตั้ง

วิธีคำนวณความจุ AHF ทีละขั้นตอน

ขั้นตอนที่ 1 — กำหนดจุดปฏิบัติตามข้อกำหนดและขีดจำกัด ยืนยันว่าเป้าหมายคือ THDi, TDD หรือขีดจำกัดการปล่อยมลพิษเฉพาะของผู้ให้บริการ และไม่ว่าจะใช้กับด้านรองของหม้อแปลง ที่บอร์ด หรือจุดเชื่อมต่อร่วม จุดวัดจะเปลี่ยนคำตอบอย่างมีนัยสำคัญ เนื่องจากโหลดปลายทางที่ไม่ได้รับการชดเชยยังคงปรากฏในการอ่านค่าเฉพาะที่

ขั้นตอนที่ 2 — บันทึกสเปกตรัมภายใต้โหลดที่เป็นตัวแทน การสำรวจหนึ่งสัปดาห์ด้วยเครื่องวิเคราะห์ Class A ควรบันทึกคำสั่งฮาร์มอนิกแต่ละรายการ กระแสสายกลาง ความไม่สมดุลของเฟส และโปรไฟล์โหลด คำนวณขนาดตามช่วงเวลาความต้องการสูงสุด ไม่ใช่ค่าเฉลี่ย และสังเกตว่าคำสั่งหลักเป็นลักษณะเฉพาะ (5, 7, 11, 13) หรือรวมคำสั่งที่เป็นสามเท่าและคำสั่งคู่

ขั้นตอนที่ 3 — คำนวณกระแสชดเชยที่ต้องการ นำกระแสฮาร์มอนิกที่คุณต้องการยกเลิก มารวมกันแบบ RMS จากนั้นใช้ส่วนเผื่อสำหรับการลดทอนตามอุณหภูมิแวดล้อมและส่วนเผื่อการควบคุม

ด้วยกระแสฮาร์มอนิก 37 A และปัจจัยการออกแบบ 1.3 สำหรับส่วนเผื่อและการลดทอน ข้อกำหนดจะกลายเป็นประมาณ 48 A ซึ่งชี้ไปที่โมดูล 50 A แทนที่จะเป็นยูนิต 30 A โปรดทราบว่าผลรวมแบบเลขคณิตของสี่ลำดับจะบ่งชี้ 63 A และเฟรมที่ใหญ่เกินความจำเป็น

ขั้นตอนที่ 4 — เพิ่มหน้าที่รีแอคทีฟและการปรับสมดุล หากอุปกรณ์จะแก้ไขค่าเพาเวอร์แฟกเตอร์หรือปรับสมดุลเฟสด้วย ให้คำนวณขนาดเฟรมสำหรับค่าที่มากกว่าระหว่างความต้องการฮาร์มอนิกและรีแอคทีฟ จากนั้นยืนยันว่าหน้าที่รวมอยู่ภายในพิกัดต่อเนื่อง ฟิลเตอร์กำลังไฟฟ้าแบบแอคทีฟอเนกประสงค์ 50A–600A ถูกระบุด้วยวิธีนี้: กระแสฮาร์มอนิกกำหนดค่าต่ำสุด และความต้องการรีแอคทีฟกำหนดเฟรมสุดท้าย

ขั้นตอนที่ 5 — ตรวจสอบด้วยการวัดหลังการติดตั้ง วัดค่า THDi, TDD, เพาเวอร์แฟกเตอร์ และกระแสสายกลางอีกครั้งภายใต้สภาวะโหลดเดียวกันกับที่ใช้ในการสำรวจ หากค่า THDi สูงกว่าเป้าหมาย ให้ตรวจสอบตำแหน่ง CT ส่วนเผื่อ และว่าจุดปฏิบัติตามข้อกำหนดอยู่ปลายทางของโหลดที่ไม่ได้รับการชดเชยหรือไม่ ก่อนที่จะสรุปว่ายูนิตมีขนาดเล็กเกินไป

ตัวอย่างที่คำนวณไว้ บอร์ด 400 V จ่ายโหลดไดรฟ์แบบหกพัลส์ 180 A ที่ THDi 28% กระแสฮาร์มอนิกประมาณ 50 A ซึ่งรวมแบบ RMS จากสเปกตรัมที่วัดได้ และค่าสูงสุดที่วัดได้ 80 A ทำให้ตัวเลขการออกแบบอยู่ที่ประมาณ 65 A ตู้ตั้งพื้น 75A ครอบคลุมความต้องการพร้อมส่วนเผื่อ และการคำนวณเดียวกันที่ดำเนินการสำหรับโหลดห้องเซิร์ฟเวอร์ 100 A ชี้ไปที่ยูนิตติดตั้งบนแร็ค 100 A แทน

การตรวจสอบขั้นสุดท้ายสองรายการควรอยู่ในเอกสารการคำนวณขนาดทุกฉบับ: อุณหภูมิแวดล้อม ณ จุดติดตั้ง (โมดูลส่วนใหญ่จะลดทอนเมื่ออุณหภูมิสูงกว่า 40 °C และห้องโรงงานที่ปิดสนิทในฤดูร้อนมักจะมีอุณหภูมิ 45 °C) และระดับการลัดวงจรที่มีอยู่ เนื่องจากเครือข่ายที่อ่อนแอมากต้องการการจำกัดอัตราขยายที่ลดกระแสชดเชยที่มีผล คุณสามารถเปรียบเทียบขนาดเฟรมและตัวเลือกการติดตั้งได้จาก ช่วงของ Active Harmonic Filter ทั้งหมดก่อนที่จะสรุปตาราง

สิ่งที่ควรอยู่ในเอกสารการคำนวณขนาด เอกสารการคำนวณขนาดที่มีประโยชน์ควรสั้นและตรวจสอบได้: จุดปฏิบัติตามข้อกำหนดและเป้าหมาย สเปกตรัมที่วัดได้พร้อมวันที่และสภาวะโหลด การคำนวณผลรวม RMS ปัจจัยการออกแบบและเหตุผล การเลือกเฟรมพร้อมเส้นโค้งการลดทอน และค่า THDi ที่คาดหวังหลังการติดตั้ง ที่ปรึกษาจะยอมรับเอกสารนี้เพราะทุกตัวเลขสามารถตรวจสอบย้อนกลับไปยังการวัดได้ หากไม่มีเอกสารนี้ ผู้จัดจำหน่ายสองรายจะเสนอราคาเฟรมขนาดต่างกันสำหรับบอร์ดเดียวกัน และผู้ซื้อจะไม่มีวิธีตัดสินว่าอันไหนถูกต้อง

หน้าที่สูงสุดเทียบกับหน้าที่ต่อเนื่อง โหลดบางประเภท เช่น การเชื่อมแบบต้านทานหรือสายการกด จะดึงกระแสฮาร์มอนิกเป็นช่วงๆ ซึ่งสูงกว่าค่าเฉลี่ยมาก การคำนวณขนาดตามค่าเฉลี่ยต่อเนื่องจะระบุสเปกน้อยเกินไปสำหรับช่วงดังกล่าว ในขณะที่การคำนวณขนาดตามค่าสูงสุดทันทีจะระบุสเปกมากเกินไปสำหรับทั้งวัน การประนีประนอมในทางปฏิบัติคือการคำนวณขนาดตามค่า RMS ในช่วงเวลา 200 มิลลิวินาทีที่อัตราการผลิตสูงสุด จากนั้นยืนยันว่าความสามารถในการโอเวอร์โหลดระยะสั้นของโมดูลครอบคลุมค่าสูงสุดภายในหน้าต่างนั้น

การจับคู่ฟิลเตอร์กับหม้อแปลง อิมพีแดนซ์หม้อแปลงกำหนดทั้งระดับการลัดวงจรที่มีอยู่และเรโซแนนซ์ตามธรรมชาติกับตัวเก็บประจุที่มีอยู่ หม้อแปลง 1,000 kVA ที่อิมพีแดนซ์ 6% ที่จ่ายไฟให้กับบอร์ด 400 V จะมีพฤติกรรมแตกต่างอย่างมากจากยูนิต 630 kVA ที่ 4% แม้จะมีโหลดเหมือนกันก็ตาม บันทึกพิกัดหม้อแปลง อิมพีแดนซ์ และค่า kVAr ของตัวเก็บประจุที่มีอยู่ทั้งหมดในเอกสารการคำนวณขนาด: เฟรมฟิลเตอร์อาจเหมือนกัน แต่การตั้งค่าการควบคุมและขีดจำกัดอัตราขยายจะแตกต่างกัน และในเครือข่ายที่มีการหน่วงน้อย ความแตกต่างจะปรากฏขึ้นทันทีเป็นการสั่นระหว่างการติดตั้ง

หมายเหตุเกี่ยวกับความไม่แน่นอนของการวัด เครื่องวิเคราะห์มีความเห็นไม่ตรงกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับส่วนประกอบลำดับสูงและกระแสสายกลางในรูปคลื่นที่ผิดเพี้ยน ในกรณีที่ข้อกำหนดขึ้นอยู่กับสเปกตรัมที่วัดได้ ให้สอบถามเกี่ยวกับคลาสของเครื่องมือและวันที่สอบเทียบ และวัดซ้ำด้วยอุปกรณ์ที่สองหากการสำรวจทั้งสองแตกต่างกันมากกว่าสิบเปอร์เซ็นต์ในลำดับหลัก การคำนวณขนาดจากข้อมูลที่บันทึกเพียงครั้งเดียวโดยไม่ได้รับการยืนยันเป็นสาเหตุให้โครงการต้องโต้เถียงกันว่าฟิลเตอร์ล้มเหลวหรือการสำรวจผิดพลาด

คำถามที่พบบ่อย

ฉันสามารถคำนวณขนาด AHF จาก THDi เพียงอย่างเดียวได้หรือไม่?

ไม่ได้ THDi เป็นเปอร์เซ็นต์ที่ไม่มีกระแสเบื้องหลัง คุณต้องมีกระแสโหลดและคำสั่งฮาร์มอนิกแต่ละรายการเพื่อแปลงความผิดเพี้ยนเป็นแอมแปร์ การคำนวณขนาดจากเปอร์เซ็นต์เพียงอย่างเดียวจะทำให้ได้เฟรมที่ใหญ่เกินไปหรือยูนิตที่ไม่สามารถบรรลุเป้าหมายได้

ฉันควรระบุส่วนเผื่อเท่าใด?

20-30% เหนือค่ากระแสฮาร์มอนิกที่คำนวณได้เป็นเรื่องปกติ ส่วนเผื่อครอบคลุมการลดทอนตามอุณหภูมิแวดล้อม ส่วนเผื่อการควบคุม และการเติบโตของโหลดระยะสั้น สถานที่ที่มีการขยายแผนควรพิจารณาเฟรมแบบโมดูลาร์แทนยูนิตเดี่ยวที่ใหญ่กว่า

การเติบโตของโหลดจำเป็นต้องใช้ฟิลเตอร์ที่ใหญ่ขึ้นหรือไม่?

ใช่ หากสเปกตรัมฮาร์มอนิกยังคงเหมือนเดิม กระแสฮาร์มอนิกจะเพิ่มขึ้นตามกระแสพื้นฐาน ดังนั้นการเพิ่มโหลดเป็นสองเท่าจะเพิ่มกระแสชดเชยที่ต้องการเป็นสองเท่า การต่อยูนิตเพิ่มเติมเป็นวิธีที่ถูกที่สุดในการติดตามการเติบโตนั้น

ควรนำสายกลางมารวมในการคำนวณหรือไม่?

ในระบบสี่สาย ใช่ ฮาร์มอนิกที่เป็นสามเท่าจะรวมกันในสายกลาง และฟิลเตอร์ที่ไม่คำนึงถึงกระแสสายกลางจะไม่สามารถแก้ไขปัญหาความร้อนสูงเกินไปได้ ระบุยูนิตสี่สายและรวมกระแสสายกลางที่วัดได้ในเอกสารการคำนวณขนาด

จะเกิดอะไรขึ้นหากสเปกตรัมที่วัดได้มีฮาร์มอนิกคู่?

ฮาร์มอนิกคู่มักบ่งชี้ถึงเรกติฟายเออร์ครึ่งคลื่น ไดรฟ์ DC หรือปัญหาการวัด ยืนยันด้วยเครื่องมือที่สอง จากนั้นตรวจสอบให้แน่ใจว่าฟิลเตอร์สามารถกำหนดเป้าหมายฮาร์มอนิกคู่ได้ — ยูนิตจำนวนมากอนุญาตให้เลือกคำสั่งที่ตั้งโปรแกรมได้ ซึ่งโซลูชันแบบพาสซีฟไม่สามารถทำได้

การคำนวณขนาดแตกต่างกันสำหรับระบบ 690 V หรือไม่?

การคำนวณเหมือนกัน แต่ฉนวน การป้องกันตู้ และการออกแบบเชิงความร้อนแตกต่างกัน กระแสจะต่ำกว่าสำหรับกำลังเท่ากัน ดังนั้นการติดตั้งในเหมือง 690 V มักต้องการเฟรมกระแสที่เล็กกว่าโหลด 400 V ที่เทียบเท่ากัน โดยให้ความสนใจกับการป้องกันสิ่งแวดล้อมมากขึ้น

บทสรุป

การคำนวณขนาด Active Harmonic Filter เป็นการคำนวณที่ขับเคลื่อนด้วยการวัด ไม่ใช่การค้นหาจากแคตตาล็อก บันทึกสเปกตรัมที่ความต้องการสูงสุด รวมกระแสฮาร์มอนิกแบบ RMS ใช้ปัจจัยการออกแบบ 1.3 เพิ่มหน้าที่รีแอคทีฟหากจำเป็น และยืนยันสภาวะแวดล้อม ณ จุดติดตั้ง การดำเนินการนี้ก่อนออกใบสั่งซื้อจะเปลี่ยนความเสี่ยงในการปฏิบัติตามข้อกำหนดให้เป็นผลลัพธ์ทางวิศวกรรมที่คาดการณ์ได้ และป้องกันข้อผิดพลาดที่แพงที่สุดสองประการในผลิตภัณฑ์ประเภทนี้: ฟิลเตอร์ที่เล็กเกินไปที่จะผ่านการทดสอบ และฟิลเตอร์ที่ใหญ่เกินไปที่จะชนะคำสั่งซื้อ

ส่งรายงานคุณภาพพลังงานของคุณมาให้เรา แล้วเราจะส่งเอกสารการคำนวณขนาดกลับไปให้ ระบุรายการโหลด สเปกตรัมที่วัดได้ และเป้าหมายการปฏิบัติตามข้อกำหนด และวิศวกรของเราจะยืนยันขนาดเฟรม รูปแบบการติดตั้ง และค่า THDi ที่คาดหวังหลังการติดตั้ง โครงการ OEM และ ODM ที่มีพิกัดที่กำหนดเองยินดีต้อนรับติดต่อทีมวิศวกรรมของเราเพื่อขอข้อเสนอการคำนวณขนาด.