Bộ lọc sóng hài chủ động: Cấu tạo, nguyên lý hoạt động và ứng dụng

Chu Văn An

Sóng hài là yếu tố “gây ô nhiễm” lưới điện, ảnh hưởng đến hiệu suất và tuổi thọ của thiết bị. Để xử lý triệt để thành phần ô nhiễm này cần có các giải pháp lọc sóng hài toàn diện như bộ lọc sóng hài. Trong bài viết này chúng tôi sẽ giới thiệu cho bạn những thông tin quan trọng nhất về bộ lọc sóng hài chủ động AHF.

Bộ lọc hài hòa là gì?

Bộ lọc sóng hài là một thiết bị điện tử có chức năng loại bỏ hoặc giảm bớt các thành phần sóng hài nguy hiểm trong tín hiệu điện, từ đó cải thiện chất lượng điện năng và đảm bảo hoạt động bình thường của các thiết bị điện khác.

Có hai bộ lọc sóng hài được sử dụng phổ biến nhất: bộ lọc sóng hài thụ động (cuộn dây, tụ điện, điện trở) và bộ lọc sóng hài chủ động (Active Harmonic Filter – AHF). Trong bài viết này, chúng tôi tập trung vào một giải pháp lọc sóng hài hiệu quả và toàn diện hơn – bộ lọc sóng hài chủ động AHF.

Bộ lọc sóng hài chủ động có khả năng hoạt động song song với hệ thống điện và có nhiệm vụ loại bỏ dòng điện hài, hiệu suất lọc lên tới 80-95%, hiệu chỉnh hệ số công suất phản kháng và cân bằng tải… Nhờ đó, dòng điện trở nên “sạch hơn” và an toàn hơn cho các thiết bị điện, điện tử nhạy cảm.

Cấu trúc của bộ lọc sóng hài tích cực

Cấu trúc của bộ lọc sóng hài chủ động gồm 2 phần chính: mạch điện tử công suất và hệ thống đo lường điều khiển.

Mạch điện tử công suất (mạch điện)

• Biến tần: Là thành phần cốt lõi của AHF, nó sử dụng các thiết bị bán dẫn công suất như IGBT để chuyển đổi điện áp DC từ dãy tụ điện Bus DC thành dòng điện xoay chiều dạng sóng tùy ý.
• Xe buýt DC: Nó có nhiệm vụ lưu trữ năng lượng và duy trì điện áp ổn định để cung cấp cho bộ chuyển đổi.
• Lò phản ứng ghép đôi: Được đặt ở đầu ra AC của bộ lọc sóng hài tích cực, nó chịu trách nhiệm lọc sóng mang tần số cao được tạo ra bởi IGBT chuyển mạch và kiểm soát chính xác mức bù nghịch đảo của lưới điện.

hệ thống điều khiển

Đây chính là “bộ não” của AHF, có nhiệm vụ xác định và điều khiển dòng bù cần thiết để loại bỏ sóng hài.

• Cảm biến hiện tại (CT): Nhiệm vụ là liên tục đo dòng điện biến dạng tổng (bao gồm dòng điện cơ bản và dòng điện hài) do tải phi tuyến gây ra.
• Bộ xử lý tín hiệu (DPS): Thiết bị này thực hiện các thuật toán phức tạp như Fourier trong thời gian thực để tách các thành phần hài khỏi dạng sóng cơ bản, sau đó tính toán chính xác biên độ và góc pha của dòng điện hài cần triệt tiêu.
• Mạch điều khiển chuyển mạch (GDC): Mạch này lấy tín hiệu từ bộ điều khiển DSP và tạo ra các xung mạnh để điều khiển hoạt động bật/tắt của IGBT trong bộ chuyển đổi.

Bộ lọc sóng hài tích cực hoạt động như thế nào

Bộ lọc sóng hài chủ động hoạt động bằng cách phân tích các mức sóng hài hiện có trong hệ thống và đưa vào các dòng bù có cùng biên độ và ngược pha để loại bỏ dòng điện hài.

AHF hoạt động theo ba bước sau:

• Đo lường: Bộ lọc sóng hài chủ động đo dòng điện trong hệ thống theo thời gian thực và phát hiện các thành phần sóng hài của tải thông qua máy biến dòng (CT).
• phân tích: Dữ liệu hài hòa được gửi đến bộ điều khiển DSP, tại đó nó được phân tích thông qua thuật toán Biến đổi Fourier nhanh (FFT) và thứ tự hài hòa, bao gồm biên độ và pha, được xác định chính xác.
• Tạo một dòng bù đắp: Sau đó, bộ điều khiển sẽ tạo ra tín hiệu điều chế độ rộng xung (PWM) và gửi nó đến mô-đun nguồn IGBT, đưa dòng điện có cùng giá trị nhưng ngược pha với sóng hài tải để bù và loại bỏ hoàn toàn sóng hài trong hệ thống.

Khi sóng hài bị loại bỏ, dòng điện và điện áp trong hệ thống sẽ trở về dạng sóng hình sin tiêu chuẩn, tương tự như sóng hình sin đầu vào.

Ứng dụng của Bộ lọc sóng hài chủ động

Nhiệm vụ chính của bộ lọc sóng hài AHF là loại bỏ nhiễu sóng hài do tải phi tuyến gây ra, từ đó nâng cao chất lượng lưới điện và bảo vệ các thiết bị trong hệ thống. Vì vậy, AHF được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực, môi trường có yêu cầu chất lượng điện năng cao như:

• Hệ thống truyền động: Chịu trách nhiệm giảm nhiễu sóng hài, nâng cao độ tin cậy truyền tải và phân phối điện từ nhà máy sản xuất đến khu vực tiêu thụ điện, đồng thời bảo vệ hệ thống máy biến áp, lưới điện truyền tải và các thiết bị khác.
• Môi trường công nghiệp: AHF là giải pháp lý tưởng để lọc sóng hài trong các nhà máy ô tô, nhà máy luyện thép/kim loại, nhà máy giấy/dệt may… Có khả năng giảm thiểu các lò hồ quang điện, biến tần, lò nung cảm ứng, máy hàn robot, dây chuyền sản xuất sử dụng động cơ biến tần…
• Cơ sở hạ tầng cần thiết: AHF giúp bảo vệ các thiết bị nhạy cảm trong trung tâm dữ liệu, bệnh viện và cơ sở y tế cũng như hệ thống nước và nước thải khỏi tác động của sóng hài.
• Hệ thống năng lượng tái tạo: Hệ thống năng lượng mặt trời và năng lượng gió sử dụng bộ chỉnh lưu để chuyển đổi dòng điện một chiều quy mô lớn thành dòng điện xoay chiều. AHF đảm bảo không có sóng hài nào lọt vào lưới điện, giúp hệ thống năng lượng tái tạo tuân thủ các tiêu chuẩn kết nối lưới.
• Ngành điện tử và truyền thông: AHF giúp bảo vệ các thiết bị quan trọng như bộ khuếch đại, bộ biến tần và mạch điện khỏi nhiễu tín hiệu và nhiễu đường truyền.
• Hệ thống chiếu sáng: Giúp giảm tiếng ồn và kéo dài tuổi thọ của các thiết bị chiếu sáng, đồng thời bảo vệ các mạch điều khiển, thiết bị đóng cắt… trong tủ điện chiếu sáng khỏi các hiệu ứng hài.

Chọn mua bộ lọc sóng hài chủ động tại KTH ELECTRIC

Tại KTH ELECTRIC, chúng tôi cung cấp các bộ lọc sóng hài chủ động chính hãng dưới thương hiệu BTB Electric. Thiết bị sử dụng công nghệ biến tần ba cấp tiên tiến giúp xử lý hiệu quả sóng hài từ cấp 2 đến cấp 50 với tốc độ lấy mẫu chỉ 10ms và hiệu suất bù lên tới 97%, tốt hơn nhiều dòng lọc sóng hài trên thị trường hiện nay.

Đặc biệt, bộ lọc sóng hài chủ động AHF của BTB Electric còn đảm nhận 3 chức năng chính là triệt sóng hài, cân bằng tải và bù công suất phản kháng, từ đó mang lại hiệu quả tối đa nhằm nâng cao độ tin cậy của lưới điện.

Bộ lọc sóng hài chủ động AHF của BTB Electric có sẵn 2 tùy chọn lắp đặt phổ biến:

• Khi nguồn sóng hài tương đối tập trung, giải pháp hợp lý nhất là sử dụng bộ AHF treo tường hoặc treo trên giá có công suất 50-100A để xử lý ở tải phát ra sóng hài.
• Khi các nguồn sóng hài bị phân tán khắp hệ thống điện, giải pháp tốt nhất lúc này là tập trung xử lý tại nút, đặt nhiều bộ AHF 100-150A vào tủ rack.

Các ứng dụng phù hợp cho bộ lọc sóng hài tích cực BTB Electric:

• Nhà máy sản xuất máy móc công nghệ cao
• Nhà máy luyện thép và cán thép, sản xuất xi măng
• Nhà máy dệt, nhà máy in
• Nhà máy sản xuất giấy và viên gỗ
• Hệ thống cáp treo, tàu metro
• Tòa nhà có máy lạnh trung tâm…

Là đối tác chiến lược của BTB Electric, KTH ELECTRIC cam kết phân phối các bộ lọc sóng hài chủ động AHF chất lượng ổn định, được nhập khẩu trực tiếp từ nhà máy và có đầy đủ chứng chỉ CO, CQ. Hơn nữa, chúng tôi tự tin là đại lý thiết bị điện duy nhất tại Việt Nam đảm bảo hoàn tiền 100% cho khách hàng nếu xảy ra lỗi sản phẩm.

Nếu bạn có nhu cầu mua bộ lọc sóng hài chủ động AHF của BTB Electric, vui lòng liên hệ:

• Điện thoại: 0904 99 88 77
• Email: kd@etinco.vn
• Văn phòng phía Bắc: 33 BT5, Pháp Vân – Khu phố mới Tứ Hiệp, Yên Sở, Hà Nội
• Văn phòng phía Nam: Số 19, Lê Văn Phúc, TP.Tân Định, TP.HCM

Một số câu hỏi về bộ lọc sóng hài tích cực

Câu 1: Ưu điểm của bộ lọc sóng hài chủ động là gì?

hồi đáp: So với các phương pháp lọc sóng hài thụ động, AHF có nhiều ưu điểm vượt trội như lọc tần số sóng hài chính xác, bù công suất phản kháng theo thời gian thực và phản ứng nhanh khi thay đổi tải.

Câu hỏi 2: AHF có thể lọc được sóng hài điện áp và dòng điện cùng lúc không?

hồi đáp: Về mặt kỹ thuật, các bộ lọc sóng hài chủ động được thiết kế chủ yếu để lọc các sóng hài hiện tại, nhưng chúng cũng có thể gián tiếp làm giảm sóng hài điện áp bằng cách loại bỏ các nguyên nhân gốc rễ của chúng.