Kaasaegsetes elektrisüsteemides on kõrge toitekvaliteedi säilitamine oluline energiatõhususe parandamiseks, seadmete rikete vähendamiseks ja võrgu stabiilse töö tagamiseks. Kaks kõige laialdasemalt kasutatavat toitekvaliteedi lahendust on SVG (staatilise muutuja generaator)jaAPF (aktiivne võimsusfilter).

 

Kuigi paljud insenerid ja valdkonna praktikud tunnevad SVG-d ja mõistavad APF-i teatud määral, mõistab vähem inimesi selgelt nende erinevusi, seoseid ja kombineeritud rakendusi. Praktilistes projektides sõltub SVG, APF või mõlema valimine koormuse omadustest, võrgu tingimustest ja konkreetsetest lahendamist vajavatest toitekvaliteedi probleemidest.

 

Keeruliste tööstuskeskkondade jaoks, kus kehtivad ranged toitekvaliteedi nõuded, paigaldatakse SVG ja APF sageli koos. Lihtsamate rakenduste jaoks, millel on madalamad tehnilised nõudmised ja suuremad kulukaalutlused, võib valida ainult ühe seadme.

 

See artikkel selgitab üksikasjalikult SVG ja APF määratlusi, erinevusi, eeliseid ja rakendusstsenaariume.

 

I. Mis on SVG (staatilise muutumise generaator)?

Reaktiivvõimsuse kompenseerimine

SVG (Static Var Generator) on täiustatud dünaamiline reaktiivvõimsuse kompenseerimisseade, mis põhineb ise-kommuteeritud võimsuse pooljuhtmuunduritel.

 

SVG tuvastab voolutrafode (CT) ja pinge diskreetimisahelate kaudu võrguparameetrid, nagu voolutugevus, faasinurk ja pingetingimused. Seejärel analüüsib kontroller reaalajas süsteemi tööparameetreid, sealhulgas reaktiivvõimsust, näivvõimsust ja võimsustegurit. Nende arvutuste põhjal genereerib SVG dünaamiliselt kompenseerimiskäske ja juhib inverteri väljundvoolu, et tagada reaktiivvõimsuse kompenseerimine, parandades seeläbi võimsustegurit, stabiliseerides võrgu pinget ja parandades üldist toitekvaliteeti.

 

SVG esmane eesmärk on kompenseerida reaktiivvõimsust dünaamiliselt, parandades seeläbi võimsustegurit ja stabiliseerides elektrisüsteemi.

SVG põhifunktsioonid

• Dünaamiline reaktiivvõimsuse kompenseerimine
• Võimsusteguri korrigeerimine
• Pinge stabiliseerimine
• Pinge kõikumise ja virvenduse vähendamine
• Kolme{0}}faasi tasakaalustamatuse leevendamine
• Trafo ja kaabli kasutamise parandamine
• Madala võimsusteguri tõttu kommunaalmaksete vähendamine

 

Võrreldes traditsioonilisegakondensaatoripangad, SVG pakub:

• Kiirem reageerimiskiirus
• Suurem kompensatsiooni täpsus
• Pidev dünaamiline kompensatsioon
• Parem jõudlus kõikuvate koormuste korral

 

SVG-l on aga piiratud harmooniliste filtreerimisvõimalus, eriti kõrget{0}}järku harmooniliste puhul.

 

II. Mis on APF (Active Power Filter)?

Harmooniline filtreerimine

APF (Active Power Filter) on spetsiaalne harmooniliste summutusseade, mis kasutab kaasaegset jõuelektroonikat ja digitaalset signaalitöötlustehnoloogiat.

Aktiivne võimsusfilter (APF) jälgib pidevalt mittelineaarsete koormuste tekitatud harmoonilisi voolusid, kasutades voolutrafosid (CT). Täiustatud digitaalsete signaalitöötlusalgoritmide rakendamisel tuvastab kontroller reaalajas harmoonilised komponendid ja genereerib dünaamilised kompensatsioonikäsud. Seejärel väljastab inverteri moodul harmooniliste vooludega võrdse amplituudiga ja faasis vastupidise kompensatsioonivoolu, summutades tõhusalt harmoonilisi, vähendades harmoonilisi täielikke moonutusi (THD) ja parandades võrgu toite kvaliteeti.

 

Erinevalt passiivfiltritest suudab APF dünaamiliselt jälgida muutuva sageduse ja amplituudiga harmoonilisi ning võrgutakistus ei mõjuta oluliselt selle jõudlust.

 

APF-i peamised funktsioonid

• Harmoonilise voolu summutamine
• Toitekvaliteedi parandamine
• Võrguvoolu puhastamine
• Elektriseadmete kaitse
• Trafo ja kaabli ülekuumenemise vähendamine
• Harmoonikutest põhjustatud seadmete rikete vältimine

 

APF sobib eriti hästi suure hulga mittelineaarsete koormustega rakendustele, näiteks:

• Muutuva sagedusega ajamid (VFD)
• UPS süsteemid
• EV laadimisjaamad
• Andmekeskused
• LED valgustussüsteemid
• Tööstusautomaatika seadmed

 

Kuigi APF suudab pakkuda piiratud reaktiivvõimsuse kompenseerimist, jääb selle põhifunktsiooniks harmooniline filtreerimine.

 

III. Peamised erinevused SVG ja APF vahel

Paljud kasutajad ajavad segamini SVG ja APF, kuna mõlemad kasutavad jõuelektroonilisi tehnoloogiaid. Küll aga lahendavad need erinevaid toitekvaliteedi probleeme.

Lihtsamalt öeldes:

SVG lahendab peamiselt reaktiivvõimsusega seotud probleeme

APF lahendab peamiselt harmoonilisi probleeme

1. Erinevad põhifunktsioonid

SVG

SVG keskendub:

• Reaktiivvõimsuse kompenseerimine
• Võimsusteguri parandamine
• Pinge stabiilsus
• See väljastab peamiselt põhi-sagedusega reaktiivvoolu.

APF

APF keskendub:

• Harmooniline filtreerimine
• Harmoonilise voolu summutamine
• Võre lainekuju puhastamine

 

APF väljastab peamiselt harmoonilisi kompensatsioonivoolusid, et kõrvaldada harmoonilised moonutused ja parandada võrgu toite kvaliteeti.

 

2. Erinevad rakenduse eesmärgid

SVG tüüpilised rakendused

• Madala võimsusteguriga süsteemid
• Reaktiivvõimsuse kõikumine
• Pinge ebastabiilsus
• Tööstuslike mootorite koormused
• Keevitusseadmed
• Valtsimistehased

 

APF tüüpilised rakendused

• Harmooniline moonutus
• Mittelineaarsed elektroonilised koormused
• Andmekeskused
• EV laadijad
• Inverteri süsteemid
• Täppis tootmisseadmed

 

3. Erinevad hüvitise eesmärgid

Üksus	SVG	APF
Peamine funktsioon	Reaktiivvõimsuse kompenseerimine	Harmooniline filtreerimine
Sihtprobleem	Madal võimsustegur	Harmooniline moonutus
Väljundvool	Fundamentaalne reaktiivvool	Harmooniline kompensatsioonivool
Vastuse fookus	Pinge ja PF stabiilsus	Harmooniline mahasurumine
Harmoonilise filtreerimise võime	Piiratud	Suurepärane
Reaktiivse kompensatsiooni võime	Suurepärane	Piiratud

 

---

IV. SVG ja APF vaheline seos

Kuigi SVG-l ja APF-il on erinevad põhifunktsioonid, on need omavahel tihedalt seotud tehnoloogiad.

 

Mõlemad seadmed:

• Kasutage täiustatud jõuelektroonilisi muundureid
• Töötage intelligentsete digitaalsete juhtimissüsteemide kaudu
• Tehke dünaamiline reaalajas{0}}kompensatsioon
• Parandage üldist toite kvaliteeti

 

Veelgi olulisem on see, et SVG ja APF saavad ühes jaotussüsteemis koos töötada.

 

Miks kasutada SVG-d ja APF-i koos?

Paljudes tööstusprojektides kannatavad elektrisüsteemid samaaegselt:

• Madal võimsustegur
• Harmooniline moonutus
• Pinge kõikumine
• Kolme-faasi tasakaalustamatus

 

Sellistel juhtudel ei pruugi ainult SVG või ainult APF installimine kõiki toitekvaliteedi probleeme täielikult lahendada.

 

Kombineeritud SVG + APF lahendus võib:

• Reaktiivvõimsuse kompenseerimine
• Kõrvaldage harmoonilised
• Parandage pinge stabiilsust
• Suurendage süsteemi tõhusust
• Kaitske elektriseadmeid
• Vähendage energiakadusid

 

Seetõttu moodustavad SVG ja APF koos kaasaegsete toitekvaliteedi juhtimissüsteemide aluse.

 

V. SVG ja APF kombineeritud rakendamine

Millal kasutada ainult SVG-d

• Ainult SVG sobib, kui:
• Harmoonilised moonutused on väikesed
• Peamine probleem on halb võimsustegur
• Pinge kõikumine vajab korrigeerimist
• Eelarve tundlikkus on kõrge

 

Millal kasutada ainult APF-i

• Ainuüksi APF sobib, kui:
• Harmooniline reostus on tõsine
• Domineerivad mittelineaarsed koormused
• Võimsustegur on juba vastuvõetav
• Peamine murekoht on seadmete kaitse

 

Millal kasutada SVG-d ja APF-i koos

• Kombineeritud kasutuselevõtt on soovitatav, kui:
• Probleemid on nii harmooniliste kui ka reaktiivvõimsusega
• Koormustingimused on keerulised
• Elektrikvaliteedi standardid on ranged
• Suured tööstussüsteemid nõuavad igakülgset hüvitist

 

Tüüpilised tööstusharud hõlmavad järgmist:

• Terasest taimed
• Naftakeemia rajatised
• Pooljuhtide tehased
• EV laadimisjaamad
• Andmekeskused
• Targad tootmistehased

 

VI. SVG integreeritud APF-funktsioonidega

Tänapäeval on mõnel täiustatud SVG-mudelil osaline APF-funktsioon. Need hübriidseadmed suudavad samaaegselt täita:

• Reaktiivvõimsuse kompenseerimine
• Piiratud harmooniline filtreerimine

 

See integreeritud disain vähendab:

• Paigaldusruum
• Süsteemi keerukus
• Esialgne investeeringu maksumus

 

Tõsiste harmooniliste moonutustega saitide puhul soovitatakse optimaalse filtreerimise tagamiseks siiski spetsiaalset APF-i.

 

VII. Järeldus

SVG ja APF on mõlemad olulised lahendused kaasaegse toitekvaliteedi parandamiseks, kuid nende funktsionaalsed prioriteedid on erinevad.

 

SVG-d kasutatakse peamiselt reaktiivvõimsuse kompenseerimiseks ja võimsusteguri korrigeerimiseks.

 

APF-i kasutatakse peamiselt harmooniliste summutamiseks ja võrgu puhastamiseks.

 

Praktilistes rakendustes peaks SVG, APF või kombineeritud lahenduse valikul põhinema:

• Koormusomadused
• Harmoonilised tasemed
• Võimsusteguri nõuded
• Võrgu standardid
• Projekti eelarve

 

Igakülgseks toitekvaliteedi juhtimiseks pakub SVG ja APF-i kombineerimine sageli kõige tõhusama ja usaldusväärsema lahenduse.