400V/690V Aktywny Filtr Mocy (APF)

Przegląd produktu

Aktywny filtr mocy (APF) to wysokiej wydajności urządzenie do optymalizacji jakości energii elektrycznej zaprojektowane specjalnie dla sieci dystrybucyjnych średniego i niskiego napięcia. Jego główne funkcje koncentrują się na kontrolowaniu harmonicznych i precyzyjnym kompensowaniu biernej mocy, co pozwala szybko wykrywać i tłumić zakłócenia harmoniczne w sieci energetycznej, jednocześnie uwzględniając regulację biernej mocy, skutecznie poprawiając jakość energii, redukując straty liniowe i zapewniając bezpieczne i stabilne działanie sprzętu elektrycznego. Jako pełnowartościowy sterowany elektronicznie urządzenie APF wykorzystuje zaawansowane algorytmy detekcji i technologię przetwarzania mocy, cechując się szybkim czasem reakcji i wysoką dokładnością kompensacji. Może osiągać tłumienie szerokopasmowych harmonicznych bez potrzeby dodatkowych elementów filtrowania i jest odpowiedni dla różnych scenariuszy z obciążeniami nieliniowymi. Jest to kluczowe urządzenie do rozwiązywania problemów zanieczyszczenia harmonicznych i poprawiania niezawodności sieci energetycznej.

Struktura systemu i zasada działania

Główna struktura

• Jednostka detekcyjna: Zintegrowany moduł detekcji prądu/napięcia o wysokiej precyzji, zbiera w czasie rzeczywistym sygnały prądowe z sieci i obciążenia, dokonuje precyzyjnego rozdzielenia składowych harmonicznych i prądu biernego przy użyciu technologii FFT i szybkiej transformacji Fouriera, dostarczając dane do sterowania kompensacją.

• Jednostka sterująca: Wyposażona w podwójny system sterowania DSP i FPGA, charakteryzuje się szybkim obliczeniem i precyzyjną logiką sterowania. Łączy się z modułem głównego obwodu przez wysokosprawną szynę komunikacyjną (RS-485/CAN/Ethernet), umożliwiając real-time wydawanie poleceń i monitorowanie stanu.

• Moduł głównego obwodu: Mostek inwertera zbudowany z modułów mocy IGBT o wysokiej wydajności, które mają dużą zdolność przeciążeniową i stabilne właściwości pracy, mogą szybko generować prąd kompensujący według instrukcji sterujących; wyposażony w jednostki filtrowania i ochrony, aby zapewnić ograniczenie prądu, ochronę przed nadmiernym napięciem i zgodność elektromagnetyczną.

• Struktura pomocnicza: obejmująca podwójne moduły zasilania, systemy chłodzenia i kabinety ochronne, aby zapewnić ciągłe i stabilne działanie urządzenia w skomplikowanych warunkach pracy.

Zasada działania

Kontroler w czasie rzeczywistym monitoruje prąd obciążenia nieliniowego w sieci energetycznej przez jednostkę detekcyjną, używa technologii FFT do analizy amplitudy i informacji fazowej każdego prądu harmoniczego, natychmiast oblicza parametry wymaganego odwrotnego prądu kompensującego. Następnie, poprzez sterowanie stanem przełącznika modułu IGBT za pomocą technologii PWM (szerokości impulsu), generuje prąd kompensujący o równej amplitudzie i przeciwnym zwrocie do prądu harmoniczego, który jest precyzyjnie wprowadzany do sieci i anuluje prąd harmoniczny generowany przez obciążenie. W tym samym czasie, moc bierna może być dynamicznie dostosowywana według potrzeb, ostatecznie osiągając sinusoidalny prąd i optymalizację współczynnika mocy w sieci, znacznie zmniejszając współczynnik zniekształcenia harmonicznych (THDi) i zapewniając, że jakość energii spełnia odpowiednie standardy narodowe.

Sposób chłodzenia

• Wymuszone chłodzenie (AF/Chłodzenie powietrzem)

• Chłodzenie wodą

Główne cechy

• Dokładne i efektywne tłumienie harmonicznych: może tłumić 2-50 harmoniczne, obniżyć współczynnik zniekształcenia harmonicznych THDi poniżej 5%, a także osiągnąć rozdzielczość prądu kompensującego 0,1A. Może precyzyjnie odpowiadać na złożone harmoniczne generowane przez obciążenia nieliniowe, takie jak konwertery częstotliwości, piece łukowe, prostownice itp.

• Szybka reakcja i dynamiczna kompensacja: z czasem reakcji poniżej 5ms, może śledzić dynamiczne zmiany harmonicznych obciążenia i mocy biernych w czasie rzeczywistym bez opóźnienia kompensacji, skutecznie rozwiązując problem wahania jakości energii spowodowanego obciążeniami impulsowymi.

• Stabilność i niezawodność, silna adaptacja: wykorzystuje projekt z podwójnym zasilaniem i mechanizm redundantnej ochrony, ma wiele funkcji ochronnych, takich jak ochrona przed nadmiernym napięciem, niedociśnieniem, nadmiernym prądem, przegrzewaniem i awarią napędu; stopień ochrony wynosi IP30 (wewnątrz)/IP44 (na zewnątrz), może wytrzymać temperatury pracy od -35 ℃ do +40 ℃, jest odpowiedni do różnych trudnych warunków pracy.

• Elastyczność funkcji, zgodność z rozszerzeniem: obsługuje osobne kompensacje harmonicznych, osobne kompensacje mocy biernej lub kombinację obu trybów kompensacji; zgodny z wieloma protokołami komunikacyjnymi, takimi jak Modbus RTU i IEC61850, może realizować równoległą pracę wielu maszyn i spełniać wymagania różnych scenariuszy pojemności.

• Oszczędność energii i ekologia, ekonomiczność i praktyczność: jego własne straty mocy są mniejsze niż 1%, nie generuje dodatkowych harmonicznych, nie wpływa na pierwotną strukturę sieci energetycznej; nie wymaga dużej pojemności kondensatorów ani elementów indukcyjnych, ma zwarty układ, oszczędza miejsce instalacji i początkowe inwestycje.

Specyfikacje techniczne

Scenariusze zastosowania

• Sektor przemysłowy: stal, metalurgia (piecy elektryczne, maszyny ciągłego lewu), górnictwo (urządzenia napędzane konwerterami częstotliwości), przemysł petrochemiczny (sprężarki, pompy), produkcja samochodów (urządzenia spawalnicze, linie pokrywcze) oraz inne scenariusze z dużą liczbą obciążeń nieliniowych, aby kontrolować zanieczyszczenie harmoniczne i zapewnić stabilne działanie sprzętu produkcyjnego.

• Budynki komercyjne i mieszkalne: centralne systemy klimatyzacji, windy, systemy oświetlenia w biurowcach, centrach handlowych, hotelach, źródła zasilania UPS dla centrów danych, klastrów serwerów, aby tłumaczyć interferencję harmoniczne i unikać uszkodzeń sprzętu elektrycznego.

• W dziedzinie odnawialnych źródeł energii, strona inwertera elektrowni fotowoltaicznych i wiatrowych jest wykorzystywana do kontroli harmonicznych generowanych przez inwertery, poprawy jakości prądu zasilającego sieć z nowych źródeł energii i spełnienia standardów dostępu do sieci.

• W dziedzinie transportu: stacje trakcyjne kolei elektryfikowanych, systemy zasilania miejskiego transportu szynowego, rozwiązują problemy harmoniczne i ujemnej sekwencji generowane przez obciążenia trakcyjne, a także stabilizują napięcie zasilające.

• Inne scenariusze: sprzęt medyczny, linie produkcyjne precyzyjnych instrumentów, urządzenia podnoszące w portach lotniczych i morskich, oraz inne scenariusze wymagające surowej jakości zasilania, zapewniające czyste środowisko energetyczne.