تيار محايد ومرشح توافقي نشط

المرشح التوافقي النشط (AHF) والتيار المحايد

يُستخدم المرشح التوافقي النشط (AHF) لتحسين جودة الطاقة، عن طريق ترشيح التوافقيات وتعويض الطاقة التفاعلية وموازنة ثلاثية الطور في أنظمة الطاقة. التوافقيات هي أشكال موجية للجهد أو التيار وهي عبارة عن مضاعفات صحيحة للتردد الأساسي. يمكن أن تسبب مشاكل مختلفة في جودة الطاقة، بما في ذلك زيادة التيار المحايد في أنظمة الطاقة الكهربائية ثلاثية الطور. يمكن أن يؤثر AHF بشكل كبير على التيار المحايد، خاصة في الأنظمة ذات الأحمال غير الخطية أو الأحمال أحادية الطور .

التيار المحايد في الأنظمة ثلاثية الطور

في نظام متوازن ثلاثي الأطوار بدون توافقيات (حمل خطي)، يختفي مجموع التيارات في الأطوار الثلاثة، مما يؤدي إلى عدم وجود تيار محايد. ومع ذلك، هناك عدة عوامل يمكن أن تسبب تدفق التيار المحايد ، بما في ذلك:

• الأحمال غير المتوازنة: التوزيع غير المتساوي للأحمال عبر المراحل.
• التوافقيات: على وجه الخصوص، التوافقيات الثالثة (ومضاعفات التوافقيات ذات الرتب الثلاثة) تكون في الطور في جميع المراحل الثلاث وتضاف إلى الموصل المحايد.

كيف تعمل المرشحات التوافقية النشطة

يعمل المرشح التوافقي النشط من خلال المراقبة المستمرة لشكل الموجة الحالية وحقن التيارات التعويضية لإلغاء التوافقيات. تتضمن العملية:

1. الكشف: يقوم الفلتر النشط بقياس المحتوى التوافقي لتيار الحمل باستخدام أجهزة الاستشعار الحالية.
2. التحكم: تقوم وحدة التحكم بمعالجة التيار المقاس وتحديد الترتيب التوافقي الذي يجب تعويضه.
3. الحقن: يقوم AHF بتوليد وحقن تيارات خارج الطور بمقدار 180 درجة مع التوافقيات المكتشفة، مما يؤدي إلى إلغائها بشكل فعال.

تأثير AHFs على التيار المحايد

تخفيض التوافقيات الثالثة:

• تعتبر التوافقيات الثالثة (150 هرتز في نظام 50 هرتز) من المساهمين المهمين في التيار المحايد في أنظمة التوزيع الكهربائية ثلاثية الطور. هذه التوافقيات موجودة في الطور في المراحل الثلاث وبالتالي تضاف مباشرة إلى الموصل المحايد.
• يمكن لـ AHFs تقليل التوافقيات الثالثة بشكل فعال عن طريق حقن تيارات تعويضية، وبالتالي تقليل التيار المحايد بشكل كبير.

موازنة الأحمال:

• من خلال تخفيف التوافقيات، تساعد AHFs في إنشاء ملف تعريف حمل أكثر توازناً، مما يقلل من التيار المحايد الناتج عن عدم توازن الحمل.

فوائد استخدام AHFs

تحسين جودة الطاقة:

• يؤدي تقليل التوافقيات إلى شكل موجة جيبية أنظف، مما يحسن جودة الطاقة بشكل عام.

انخفاض التيار المحايد:

• من خلال إزالة أو تقليل التوافقيات الثالثة وغيرها من التوافقيات ذات التسلسل الصفري، تقلل AHFs من تدفق التيار عبر الموصل المحايد، مما يعزز كفاءة النظام وسلامته.

تعزيز موثوقية النظام:

• يقلل التيار المحايد المنخفض من خطر ارتفاع درجة الحرارة والفشل المحتمل للموصل المحايد، مما يحسن موثوقية النظام.

الامتثال للمعايير:

• تساعد AHFs على تلبية معايير ولوائح جودة الطاقة من خلال الحفاظ على المستويات التوافقية ضمن الحدود المقبولة.

مثال للحساب: تيار محايد مع AHFs

بدون AHF:

• افترض وجود نظام ذو حضور كبير للتوافقيات الثالثة. إذا كانت تيارات الطور (بما في ذلك التوافقيات الثالثة).
• أنا _ص = 30 أ، أنا _ق = 30 أ، أنا _تي = 30 أ:
• I _N ² =I _R ² +I _S ² +I _T ² −I _R *I _S −I _S *I _T −I _T *I _R
• أنا _ن = 0 أ
• أنا _ن(3) = 3×30 أ=90 أ

مع ايه اف:

• يلغي AHF التوافقيات الثالثة عن طريق حقن 30 أمبير من التيار التوافقي الثالث في كل مرحلة :
• في(3)=0 أ

وبالتالي، يتم تقليل إجمالي التيار المحايد إلى ما يقرب من الصفر، على افتراض التعويض المثالي.

خاتمة

تلعب المرشحات التوافقية النشطة (AHF) دورًا حاسمًا في تقليل التيار المحايد في الأنظمة ثلاثية الطور عن طريق التصحيح التوافقي أو تقليل التشوه التوافقي الكلي بشكل كبير، وخاصة التوافقيات الثالثة في الحمل غير الخطي.

وفي الوقت نفسه، كما هو الحال مع Static Var Generator ، يعد المرشح النشط أفضل منتج لتصحيح عامل الطاقة مع استجابة سريعة، ويمكن من خلال تحسين جودة الطاقة وضمان الأحمال المتوازنة، أن تعمل AHFs على تعزيز كفاءة الأنظمة الكهربائية وسلامتها وموثوقيتها.