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 giải pháp lọc sóng hài toàn diện như bộ lọc sóng hài. Trong bài viết này chúng tôi sẽ giới thiệu đến các 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 các thiết bị điện khác hoạt động bình thường.

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 giới thiệu một giải pháp lọc sóng hài toàn diện và hiệu quả 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, đảm nhiệm các chức năng như loại bỏ dòng điện hài có hiệu suất lọc lên tới 80-95%, hiệu chỉnh hệ số công suất phản kháng và cân bằng tải. Qua 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 bao gồm 2 thành 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 trung tâm của AHF, nó sử dụng các thiết bị bán dẫn công suất như IGBT để chuyển đổi điện áp DC từ khối tụ DC Bus thành dòng điện xoay chiều với dạng sóng tùy ý.
• Xe buýt DC: Đảm nhận 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, có nhiệm vụ lọc sóng mang tần số cao được tạo ra bởi IGBT chuyển mạch và điều khiển bù ngược pha cho lưới điện một cách chính xác.

Hệ thống điều khiển

Đây chính là “bộ não” của AHF, quyết định và điều khiển dòng bù cần thiết để triệt tiêu sóng hài.

• Cảm biến hiện tại (CT): Nhiệm vụ là liên tục đo tổng dòng điện bị biến dạng (bao gồm dòng cơ bản và dòng 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 thành phần sóng 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 đóng/mở của các IGBT trong bộ chuyển đổi.

Nguyên lý hoạt động của bộ lọc sóng hài tích cực

Bộ lọc sóng hài chủ động hoạt động dựa trên nguyên tắc phân tích các mức sóng hài hiện có trong hệ thống và đưa vào một dòng điện bù có cùng biên độ nhưng ngược pha để triệt tiêu dòng điện hài.

AHF hoạt động theo chu trình 3 bước như sau:

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

Khi sóng hài đã được 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 tích cực

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 cao về chất lượng điện năng như:

• Hệ thống truyền tải điện: Có nhiệm vụ giảm nhiễu sóng hài, tăng độ tin cậy truyền tải, phân phối điện từ nhà máy sản xuất đến khu vực tiêu thụ, 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 lọc sóng hài lý tưởng cho các nhà máy ô tô, nhà máy luyện thép/kim loại, nhà máy giấy/dệt may… khi có khả năng giảm tiếng ồn từ lò hồ quang điện, biến tần, lò nung cảm ứng, máy hàn robot, dây chuyền sản xuất sử dụng động cơ điều khiển tốc độ…
• Cơ sở hạ tầng thiết yếu: AHF giúp bảo vệ các thiết bị nhạy cảm trong trung tâm dữ liệu, bệnh viện và cơ sở y tế, 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 nguồn DC thành AC quy mô lớn. AHF đảm bảo không có sóng hài lọt vào lưới điện, giúp hệ thống năng lượng tái tạo tuân thủ các quy định về tiêu chuẩn kết nối lưới.
• Ngành điện tử, viễn 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: Góp phần giảm tiếng ồn và tăng tuổi thọ cho các thiết bị chiếu sáng, đồng thời bảo vệ các mạch điều khiển, các thiết bị chuyển mạch… trong tủ điện chiếu sáng chống lại sóng hài.

Chọn mua Bộ lọc sóng hài chủ động tại Trường Chu Văn An

Tại Trường Chu Văn An, chúng tôi cung cấp các bộ lọc sóng hài chủ động chính hãng của thương hiệu BTB Electric. Đây là thiết bị sử dụng công nghệ biến tần 3 cấp tiên tiến, có khả năng xử lý hiệu quả các mức hài từ 2 đến 50 với tốc độ lấy mẫu chỉ 10ms và hiệu suất bù lên tới 97% – vượt trội so với nhiều dòng lọc hài trên thị trường hiện nay.

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

Có 2 phương án lắp đặt thường được sử dụng cho bộ lọc sóng hài chủ động AHF của BTB Electric:

• Khi nguồn sóng hài tập trung, giải pháp hợp lý nhất là xử lý ngay tại tải gây ra sóng hài bằng cách sử dụng các bộ AHF treo tường hoặc treo trên giá có công suất 50 – 100A.
• Khi nguồn sóng hài bị phân tán trong toàn bộ hệ thống điện, giải pháp tối ưu lúc này sẽ là xử lý tập trung tại các nút có nhiều bộ AHF 100 – 150A đặt trong tủ rack.

Các ứng dụng phù hợp cho bộ lọc sóng hài chủ động của BTB Electric:

• Nhà máy sản xuất cơ khí công nghệ cao
• Nhà máy luyện thép, 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
• Các tòa nhà sử dụng điều hòa không khí tập trung…

Là đối tác chiến lược của BTB Electric, Trường Chu Văn An cam kết phân phối Bộ lọc sóng hài chủ động AHF với chất lượng ổn định, được nhập khẩu trực tiếp từ nhà máy, kèm theo đầy đủ chứng chỉ CO, CQ. Ngoài ra, chúng tôi tự tin là nhà phân phối thiết bị điện duy nhất tại Việt Nam đảm bảo HOÀN TIỀN 100% cho khách hàng khi sản phẩm xảy ra lỗi.

Nếu bạn có nhu cầu mua Lọc điều hòa 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, Khu đô thị mới Pháp Vân – Tứ Hiệp, Yên Sở, Hà Nội
• Văn phòng phía Nam: Số 19 Lý Văn Phúc, Tân Định, TP.HCM

Một số câu hỏi về Bộ lọc sóng hài chủ động

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

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

Câu hỏi 2: AHF có thể lọc đồng thời sóng hài điện áp và dòng điện không?

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