چه کاربردهایی برای فیلترهای توان فعال وجود دارد؟

کاربردهای تولید صنعتی

کاهش هارمونیک در خطوط تولید خودکار

در حوزه تولید صنعتی، کنترل تحریف هارمونیک برای جلوگیری از ناکارآمدی‌ها در عملکرد خطوط خودکار اهمیت دارد. وجود تحریف هارمونیک می‌تواند منجر به گرم شدن بیش از حد تجهیزات، شکست Premature تجهیزات و زیادترین ضیاع انرژی شود که همه این عوامل به طور منفی بر نرخ تولید تأثیر می‌گذارند. یک روش مؤثر برای حل این مشکل استفاده از فیلترهای قدرت فعال است که تولید هارمونیک را به طور قابل توجهی کاهش داده و قادر به بهبود عملکرد سیستم کلی هستند. آن‌ها به عنوان فیلترهای هارمونیک عمل می‌کنند و هارمونیک‌ها را از سیستم قدرت حذف می‌کنند تا ماشین‌ها با کارایی بیشتر و ارتعاش کمتری عمل کنند. یک مطالعه در سال 2022 نشان داد که کارخانه‌هایی که از فیلترهای قدرت فعال برای کاهش هارمونیک استفاده کرده‌اند، افزایش قابل توجهی در بهره‌وری خود داشته‌اند و در برخی موارد افزایش تا 15٪ ثبت شده است. این موضوع نشان‌دهنده مزایای ملموس این اقدامات در خطوط تولید خودکار است.

جبران توان راکتیو برای تجهیزات سنگین

نیاز واقعی برای کاهش هزینه‌های برق برای شرکت‌هایی که با تجهیزات سنگین کار می‌کنند وجود دارد، بنابراین جبران توان واکنشی حیاتی است. ماشین‌آلات اندوکتیو معمولاً سطح بالایی از توان واکنشی را جذب می‌کنند و این می‌تواند منجر به افزایش هزینه‌های برق و استفاده نامطلوب از انرژی شود. دستگاه‌های اصلاح عامل قدرت ضروری هستند تا این اثرات را خنثی کنند، زیرا آنها عامل قدرت را بهبود می‌دهند و کاهش توان واکنشی از شبکه را ایجاد می‌کنند. این نوع تجهیزات نه تنها در کاهش هزینه‌ها کمک می‌کند، بلکه عملکرد و طول عمر ماشین‌های بزرگ مثل کراین‌ها، موتورهای صنعتی و غیره را نیز بهبود می‌بخشد. گزارش‌های صنعتی مراراً تاکید می‌کنند که شرکت‌هایی که از اصلاح توان واکنشی استفاده می‌کنند، ممکن است صرفه‌جویی قابل توجهی تا بیش از ۲۰٪ از انرژی مصرفی را کسب کنند. این شواهد نشان‌دهنده قدرت اقتصادی فناوری‌های پرداخت است.

تنظیم ولتاژ در تجهیزات قدرتمند

تنظیم ولتاژ در برنامه‌های قدرت بالا وظیفه‌ای به‌ویژه دشوار است و کارایی بالا و استانداردهای ایمنی مورد نظر بستگی به آن دارد. تغییرات در سطح ولتاژ ممکن است تجهیزات را آسیب بینجامد یا باعث خرابی، ارتعاش غیرمعمول یا شکست زودرس شود که این موضوع تهدید جدی برای تسهیلات صنعتی است. فیلترهای قدرت فعال جایگزین محکمی برای این مشکلات هستند، ولتاژ ثابت به سیستم و استفاده از بار درون ولتاژ ثابت را حفظ می‌کنند. این فیلترها علیه خاموشی‌های پتانسیل محافظت می‌کنند و با مقررات ایمنی سخت مثل OSHA با جذب ولتاژ بیش از حد مجاز مطابقت دارند. بنابراین، تنظیم ولتاژ صحیح از دیدگاه حفظ قابلیت اطمینان تجهیزات قدرت بالا و همچنین ایمنی منطقه کاری صنعتی ضروری است.

یکپارچه سازی انرژی های تجدیدپذیر

ثابت نگه داشتن اتصال شبکه مزارع خورشیدی/بادی

تولید نیروی ناپایدار در مورد نیروگاه‌های تجدیدپذیر، به عنوان مثال نیروگاه‌های خورشیدی و بادی، ممکن است مشکل قابل توجهی را در ارتباط با پایداری شبکه نشان دهد. این تغییرات عمدتاً نتیجه کاراکتر غیرمستقیم این منابع انرژی و تغییرات مرتبط با شرایط آب و هوا (وابستگی به آب و هوا) است که باعث می‌شود تحویل نیرو یکپارچه نباشد. برای پایدارسازی (بهبود اتصال به شبکه) اثرات این نامنظمی‌ها، فیلترهای نیروی فعال مورد نیاز هستند. مطالعات ادغام انرژی تجدیدپذیر بهبود قابل توجهی در قابلیت اعتماد شبکه را نشان داده است، حتی با طبیعت نامنظم انرژی تجدیدپذیر، با استفاده از این فیلترهای نیروی فعال. همانطور که نفوذ انرژی تجدیدپذیر افزایش می‌یابد، اهمیت استفاده از این فیلترها در مزارع خورشیدی و بادی نیز به صورت رو به افزایشی در نظر گرفته می‌شود تا قابلیت اعتماد شبکه تضمین شود.

اصلاح ضریب توان در سیستم‌های انرژی ترکیبی

دو مشکل که معمولاً با سیستم‌های انرژی ترکیبی، سیستم‌های انرژی جایگزین و انرژی‌های تجدیدپذیر مرتبط هستند، عوامل تصحیح فاکتور قدرت است. این‌ها سیستم‌های چندمنبعی هستند و مشکلات پیچیده‌ای در زمینه فاکتور قدرت دارند. استفاده از تجهیزات تصحیح فاکتور قدرت در چنین تنظیماتی ممکن است بهبود کارایی و کاهش از دست دادن انرژی را فراهم آورد. دستگاه‌های صنعتی برای تصحیح فاکتور قدرت کارایی سیستم را افزایش می‌دهد و عمر تجهیزات را طولانی‌تر می‌کند. تعدادی از مطالعات موفق، از جمله آنهایی که از این تجهیزات استفاده کرده‌اند، بهبود قابل توجهی در کارایی انرژی و هزینه‌های عملیاتی نشان داده‌اند. این موضوع نیاز به حل مشکلات فاکتور قدرت در سیستم‌های انرژی ترکیبی را برای بهبود استفاده از منابع و کارایی سیستم برجسته می‌کند.

کاهش نوسانات ولتاژ در تولید توزیع‌شده

تغییر ولتاژ یکی از مشکلات رایج در تولید توزیع شده است، به دلیل نوسان قدرت خروجی منابع تولید (GE) مانند انرژی باد و خورشید که ظرفیت آنها نیز به صورت پراکنده قرار دارد. این تغییرات ممکن است باعث اختلال در عملکرد یا کاهش امنیت تجهیزات شود. فیلترهای قدرت فعال برای کاهش این نوسانات ولتاژ بسیار مؤثر هستند که باعث بهبود عملکرد سیستم می‌شوند. این نتایج نشان می‌دهند که استفاده از این فیلترها سبب بهبود محک‌بودن سیستم می‌شود و امکان استفاده از سیستم DG حتی بیشتر و در بهترین حالت بهینه را فراهم می‌کند. فیلترهای فعال با توانایی افزایش ثبات ولتاژ، پشتیبانی مهمی برای قابلیت اعتماد و عملکرد شبکه‌های انرژی توزیع شده ارائه می‌دهند و نقش بحرانی در این تغییر در ترکیب و معماری سیستم قدرت انرژی دارند.

راه‌حل‌های زیرساخت تجاری

مدیریت کیفیت برق مرکز داده

برای عملکرد مداوم مرکز داده‌ها، کیفیت برق عامل کلیدی در جنبه‌های عملکرد و هزینه‌های عملیاتی است. با حفظ کیفیت برق دقیق، می‌توان از خاموشی و آسیب به تجهیزات جلوگیری کرد، که این موضوع قابلیت اعتماد و کارایی کلی را افزایش می‌دهد. بخش زیادی از این کار، فیلترینگ هارمونیک است که سطح تحریف هارمونیک در سیستم برق را کاهش می‌دهد - یک نوع تحریف که می‌تواند منجر به گرمایش بیش از حد و مشکلات تجهیزات شود. گزارش‌ها نشان داده‌اند که صرفه‌جویی در کیفیت برق با استفاده از فیلترهای هارمونیک می‌تواند منجر به کاهش چشمگیر هزینه‌های عملیاتی شود و مرکز داده‌ها را با حداقل خاموشی در حال عمل نگه دارد.

فیلترینگ هارمونیک برای سیستم‌های ساختمان هوشمند

کیفیت توان الکتریکی پایدار برای عملکرد بهینه سیستم‌های ساختمان هوشمند ضروری است. ادغام تمام فناوری‌های مورد نیاز برای اطمینان از کارآمدی آنها و کنترل آنها توسط ساختمان، نیاز به استفاده از فیلترинг هارمونیک را لازم می‌کند. با استفاده از فیلترهای هارمونیک، ساختمان‌های هوشمند قادر خواهند بود کیفیت توان را بهبود بخشند، که در نتیجه منجر به کارکرد قابل اعتمادتر تجهیزات توان و بدون توجه به تغییرات بار خواهد شد. همانطور که مطالعات نشان می‌دهند، استفاده از این فیلترها می‌تواند منجر به صرفه‌جویی زیادی در مصرف انرژی شود - ممکن است تا ۲۰٪ از مصرف کل انرژی ساختمان‌های هوشمند را صرفه‌جویی کند - و نشان می‌دهد که چگونه فیلترинг هارمونیک می‌تواند تأثیر واقعی در این ساختمان‌های جدید و مدرن داشته باشد.

کاهش هزینه‌های انرژی از طریق بهبود عامل توان

فاکتور قدرت - هزینه انرژی در محیط‌های تجاری. فاکتور قدرت بهتر بدان معناست که سیستم‌های الکتریکی می‌توانند با کارایی بیشتر عمل کنند، با استفاده از انرژی کمتر و کاهش مصرف کلی و هزینه. چند نوع تجهیزات برای این منظور استفاده می‌شود، شامل خازن‌ها و ماندنسینکرون‌ها که مزایای مختلفی از لحاظ کارایی ارائه می‌دهند. تحقیقات نشان داده است که با اعمال دستگاه‌های اصلاح فاکتور قدرت، هزینه‌های انرژی می‌تواند تا ۱۵٪ در ساختمان‌های تجاری کاهش یابد، شواهدی از مؤثر بودن روش‌های صرفه‌جویی در انرژی و هزینه. بنابراین، یادگیری و پیاده‌سازی اصول تکنیک‌های اصلاح فاکتور قدرت می‌تواند برای ساختمان‌های تجاری که قصد کاهش هزینه‌های عملیاتی را دارند، مفید باشد.

پیاده سازی در بخش بهداشت

محافظت از تجهیزات تصویربرداری پزشکی حساس

در دنیای پویای فناوری مراقبت‌های بهداشتی، تجهیزات تصویربرداری پزشکی باید منبع تغذیه قابل اعتمادی داشته باشند. این ابزارها، از جمله تصویربرداری تشدید مغناطیسی (MRI)، اسکنرهای توموگرافی کامپیوتری (CT)، که در طیف مراقبت‌های بهداشتی مورد استفاده قرار می‌گیرند، برای عملکرد مؤثر و ارائه تصاویر تشخیصی دقیق، نیاز به تغذیه از یک منبع تغذیه بسیار قابل اعتماد و مداوم دارند. فیلترهای توان فعال برای محافظت از چنین تجهیزات حساسی در برابر مشکلات کیفیت توان که ممکن است منجر به نقص یا از دست رفتن داده‌ها شود، ضروری هستند. این دستگاه‌ها که به عنوان فیلترهای توان فعال شناخته می‌شوند، جریان شتاب‌دهنده یا کاهنده را تنظیم می‌کنند تا سیستم‌ها به طور روان کار کنند و تحقیقات ارائه شده در کنفرانس انجمن الکترونیک صنعتی IEEE نشان می‌دهد که این فیلترها با هدف به حداقل رساندن اختلالات برق در تجهیزات کار می‌کنند. توان پایدار به دلایل زیادی در عملکرد سونوگرافی نقش دارد. نمی‌توان در مورد آن اغراق کرد، به خصوص زمانی که تشخیص و برنامه‌های درمانی بیمار به تصویربرداری دقیق وابسته است، که در مطالعات مختلف در مورد قابلیت اطمینان تجهیزات پزشکی روشن شده است.

تضمین تأمین برق پایدار برای سیستم‌های حمایت زندگی

افزایش سرعت تجهیزات حمایت از زندگی در بیمارستان بسیار ضروری است، که نیاز به تأمین برق مداوم و قابل اتکا دارد. هارمونیک‌ها و قطع شدن ولتاژ می‌توانند تأثیر زیادی بر عملکرد آن‌ها وارد کنند و زندگی بیماران را تهدید کنند. راه‌حل‌های کیفیت برق، مانند فیلترهای فعال، کارآیی خود را برای جبران این اختلالات ثابت کرده‌اند. ضرورت ادغام این رویکردها در زیرساخت پزشکی در تحقیقات IEEE گنجانده شده است تا اطمینان حاصل کند که سیستم قابلیت اعتماد داشته باشد. شواهد حمایتی در مطالعات مربوط به نظام سلامت نشان می‌دهد که بیمارستان‌هایی که راه‌حل‌های PQ را به کار می‌برند، کمتر با خرابی تجهیزات و دوران غیرفعال روبرو می‌شوند. بنابراین، برق پایدار برای سیستم‌های حمایت از زندگی نه تنها عملکرد آن‌ها را حفظ می‌کند، بلکه اطمینان از قابلیت اعتماد و ایمنی بیماران را نیز تضمین می‌کند.

حمل و نقل و شبکه‌های شارژ ماشین‌های برقی

کاهش هارمونیک در ایستگاه‌های شارژ سریع

تعداد ایستگاه‌های شارژ سریع در حال گسترش است تا با تقاضای وسایل نقلیه الکتریکی (EV) سازگار شود، اما همراه با آنها چالش‌ها ایجاد می‌شود که یکی از آنها عارضه هارمونیک است. امواج ولتاژ یا جریان که در فرکانس‌هایی وجود دارند که مضرب صحیح فرکانس اساسی هستند، هارمونیک نامیده می‌شوند و این‌ها می‌توانند تأثیر بسیار منفی بر کارایی و طول عمر زیرساخت‌های برقی داشته باشند. برای جبران آنها، فیلترهای توان فعال (APFs) به کار می‌روند تا هارمونیک‌ها را به درستی حذف کنند.

1. روش‌های شارژ سریع در حال افزایش : افزایش خودروهای الکتریکی منجر به گسترش زیرساخت‌های شارژ سریع شده است، که به طور ذاتی شامل انتقال انرژی‌های بزرگی است که می‌تواند تحریف‌های هارمونیک قابل توجهی تولید کند.

2. روش‌های کاهش هارمونیک : فیلترهای توان فعال نقش مهمی در کاهش این اغتشاشات با انجام تنظیمات دینامیک برای محتوای هارمونیک ایفا می‌کنند، که باعث تضمین ثبات عملیاتی می‌شوند.

3. بهبود عملکرد : استفاده از این تکنیک‌های سرکوب هارمونیک بهبود قابل توجهی در عملکرد سیستم نشان داده است، که منجر به کاهش اتلافات انرژی و خستگی تجهیزات می‌شود و کارایی کلی شبکه‌های شارژ خودروهای الکتریکی را افزایش می‌دهد.

مدیریت تعامل با شبکه برای اسطول‌های الکتریکی

با گسترش اسطول‌های خودروهای الکتریکی (EV)، نیاز به مدیریت مؤثر تعامل با شبکه اهمیت پیدا می‌کند تا عملیات شارژ صاف و کارآمدی تأمین شود. حفظ کیفیت برق برای ادغام seemless این اسطول‌ها در زیرساخت فعلی شبکه ضروری است.

1. شرایط کیفیت برق : دسته‌های EV نیازمند کیفیت بالا توان برای عملکرد قابل اتکا هستند، که شامل سطح ولتاژ متعادل و حداقل اغتشاشات برای جلوگیری از تأثیرگذاری بر عملکرد وسایل نقلیه و طول عمر باتری است.

2. شارژ کارآمد از طریق مدیریت شبکه : راهکارهای پیشرفته مدیریت شبکه، مانند فناوری‌های شبکه هوشمند و سیستم‌های پاسخ تقاضا، برای حمایت از شارژ کارآمد و عملیات دسته توسعه یافته‌اند. این فناوری‌ها استفاده از برق را بهینه می‌کنند و استرس بار قله‌ای روی شبکه را کاهش می‌دهند.

3. مطالعات موردی و راه حل‌های موفق : مطالعات موردی از عملیات‌کنندگان برجسته دسته EV، پیاده‌سازی موفق استراتژی‌های تعامل با شبکه را نشان می‌دهد. این استراتژی‌ها منجر به بهبود کارایی عملیاتی و صرفه‌جویی در هزینه شده است، در حالی که کیفیت توان را حفظ می‌کند.

این پیشرفت‌ها در فشاردهی هارمونیک و مدیریت تعامل با شبکه، اطمینان می‌دهد که زیرساخت‌های حمل‌ونقل، به‌ویژه شبکه‌های شارژ خودروهای برقی، بتوانند با تقاضای افزایش یافته برای وسایل نقلیه الکتریکی سر و کار داشته باشند بدون ایجاد اختلالات قابل توجه.