ما هي التوافقيات البينية & do ومن أين أتوا؟

 

مقدمة

 

يؤدي استخدام إلكترونيات الطاقة وأنظمة الاتصالات المتقدمة إلى تحسين كفاءة ومرونة وموثوقية نظام الطاقة، ولكنه يزيد أيضًا من التشوه التوافقي. إن معرفة التوافقيات البينية ومصادرها وتأثيراتها وقياسها وحدودها وتخفيفها ستساعد الصناعة على منع التوافقيات البينية من التأثير سلبًا على نظام الطاقة.

 

التعاريف التوافقية

 

يحدد معهد IEEE التوافقيات البينية على النحو التالي:

تردد لا يمثل عددًا صحيحًا مضاعفًا للتردد الأساسي لنظام الطاقة (مثل 50 هرتز أو 60 هرتز).

تحدد IEC التوافقيات البينية على النحو التالي:

بين التوافقيات المنتظمة لتردد الطاقة، هناك ترددات إضافية ليست مضاعفات عدد صحيح للتردد الأساسي. يمكن أن تظهر كترددات منفصلة أو كطيف واسع النطاق.

 

الجدول 1 – التوافقي والتناغمي

تعريفات

 

 

المصادر التوافقية

 

غالبًا ما يتم إنشاء التوافقيات البينية لنظام الطاقة من خلال ظاهرتين عامتين. السبب الأول هو التغيرات المفاجئة وغير المنتظمة في التيار والجهد. يحدث هذا عندما تكون الأحمال في حالة غير مستقرة أو عند تطبيق تعديلات على الجهد أو التحكم الحالي.

المصدر الثاني للتوافقيات البينية هو تحويل المحول الثابت غير المتزامن مع تردد نظام الطاقة (التبديل غير المتزامن).

 

التذبذبات بين المكثفات المتسلسلة أو المتوازية أو عند تشبع المحولات أو المحركات التحريضية يمكن أن تنتج أيضًا توافقيات متداخلة.

· الانحناء الأحمال

· المحركات الحثية

· محولات التردد الإلكترونية

· محركات التحميل المتغيرة

· محولات مصادر الجهد (VSCs)

إحدى نتائج التحكم المتزايد الذي توفره VSCs هو إنتاج التوافقيات البينية.

· اتصالات خط الكهرباء

· اتصالات العدادات الذكية

 

التأثيرات المتداخلة

 

تضيف التوافقيات البينية، مثل التوافقيات، إشارات إضافية إلى نظام الطاقة. يمكن لهذه الإشارات الإضافية أن تسبب تأثيرات مختلفة، خاصة عند تضخيمها بالرنين.

 اثنان من التأثيرات الأكثر شيوعًا والأكثر أهمية للتوافقيات البينية هما وميض الضوء وتداخل اتصالات خط الطاقة. كلا التأثيرين ينشأان من إشارات غير دورية.

· وميض الضوء

· تدخل خط الاتصالات السلطة

 

القياس والمعايير التوافقية

 

في الولايات المتحدة، لم يتم اعتماد حدود توافقية محددة على نطاق واسع. أصدر معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات عدة معايير للتوافقيات: IEEE 519.1 في عام 1992، وIEEE 519.2 في عام 2001، وIEEE 1453.1 في عام 2010. وقد اعتمدت بعض البلدان معيار IEC 61000-4-7 لقياس التوافقيات.

 

قياس التوافقيات البينية

 

يعد قياس التوافقيات البينية أمرًا صعبًا نظرًا لطبيعتها غير الدورية. غالبًا ما تفشل طرق سلسلة فورييه التقليدية في التقاط هذه الإشارات غير المنتظمة. وبدلا من ذلك، اقترح الخبراء عدة طرق بديلة، مثل طريقة الارتباط المتبادل المعمم، وتحويل هيلبرت-هوانغ، وWFT FFT. تقدم كل طريقة درجات متفاوتة من الفعالية.

 

الحدود المتداخلة

 

There is a general agreement that setting specific interharmonic limits is not practical. The impact of interharmonics can differ greatly based on their frequency, magnitude, and location.

Instead of imposing specific limits, apply existing harmonic distortion limits to the total harmonic and interharmonic distortion (THID). Establish specific interharmonic limits only when they cause particular issues.

 

Approaches to Setting Interharmonic Limits

 

Several approaches exist for determining interharmonic limits:

 

• Problem-Based Limits: Set limits according to the specific issues caused by interharmonics.
• Cumulative Effect Limits: Use limits based on the overall impact of interharmonics on the power system, similar to harmonic limits but covering a broader frequency range.
• Source-Based Limits: Establish limits based on the source of interharmonics, such as voltage source converters or arc furnaces. Each approach has its pros and cons, and the best method depends on the specific situation.
•  

 

Mitigating Interharmonics

 

Dealing with interharmonics is complex due to their non-periodic nature and diverse frequency range. Various methods can be used for mitigation:

• Passive Filters
• Active Filters: These filters adjust to changes in frequency and size, making them effective against a wide range of interharmonics.
• Voltage Source Converters
• Load Management
• Communication Systems

 

Summary

Interharmonics pose a growing concern for the power industry due to the increasing use of power electronics and communication systems. Understanding their sources, effects, measurement, limits, and mitigation is crucial for preventing adverse impacts on power systems. Despite the challenges in measuring and mitigating interharmonics, several effective approaches exist, tailored to specific circumstances.

 

One of the most effective solutions for interharmonic mitigation is the use of Active Power Filters (APFs). APFs are advanced devices designed to flexibly filter out unwanted frequency components, including interharmonics, from the power system. They provide significant advantages over passive filters, which can only target specific frequencies and might not effectively address a wide range of interharmonics.

 

 

Principle and Function of APF in Interharmonic Mitigation

Active Power Filters (APFs) work by injecting corrective currents into the power system to eliminate unwanted harmonics and interharmonics. They use advanced power electronics and real-time digital controls. The main parts of an APF are power converters (often IGBTs) and a control system that detects distortions in the power system.

Key Functions of APFs:

• Real-time Detection and Compensation: APFs use sensors and real-time digital processing to monitor the power system. When they detect interharmonics, they generate a compensating current to counteract these disturbances.
• التصفية التكيفية : على عكس المرشحات السلبية، تقوم مرشحات APF بضبط ترشيحها لتتناسب مع الظروف المتغيرة في نظام الطاقة. تسمح لهم هذه المرونة بمعالجة نطاق واسع من الترددات المتداخلة بشكل فعال.
• تقليل مخاطر الرنين : تساعد APFs على منع الرنين، والذي يحدث عندما تتماشى الترددات المتداخلة مع الترددات الطبيعية لمكونات النظام. عن طريق إلغاء هذه الترددات، توقف APFs الزيادة في مستويات التداخل التوافقي.
• تحسين جودة الطاقة : تعمل APFs على تحسين جودة الطاقة بشكل عام عن طريق تقليل التوافقيات البينية. وينتج عن ذلك مشكلات أقل في المعدات، وتداخل أقل مع أنظمة الاتصالات، وشبكة طاقة أكثر استقرارًا وموثوقية.

 

كفاءة النظام المحسنة: تساهم APFs في تقليل فقد الطاقة المرتبط بالتوافقيات البينية. وهذا يؤدي إلى انخفاض تكاليف التشغيل وتحسين كفاءة نظام الطاقة.

 

 

تطبيقات APFs

 

يتم استخدام APFs على نطاق واسع في العديد من التطبيقات، بما في ذلك:

 

البيئات الصناعية: للتخفيف من التوافقيات التي تنتجها محركات التردد المتغير، وأفران القوس، وما إلى ذلك.

المباني التجارية: لضمان إمدادات طاقة مستقرة ونظيفة للمعدات الإلكترونية الحساسة وأنظمة الاتصالات.

أنظمة الطاقة المتجددة: للتعامل مع التوافقيات الناتجة عن مصادر الطاقة المتجددة مثل توربينات الرياح ومحولات الطاقة الشمسية.

أنظمة HVDC وSTATCOM: لإدارة التوافقيات في التيار المباشر عالي الجهد (HVDC) وSTATCOM.

 

تعتبر مرشحات الطاقة النشطة (APFs) ضرورية لإدارة التوافقيات البينية في أنظمة الطاقة الحالية. إنهم يكتشفون ويصححون بكفاءة مجموعة واسعة من الترددات المتداخلة ويتكيفون مع التغيرات في نظام الطاقة. تعمل APFs على تحسين جودة الطاقة، مما يجعلها حيوية لأنظمة الطاقة الموثوقة والفعالة. تستخدم APFs التكنولوجيا المتقدمة والتحكم في الوقت الحقيقي لمعالجة المشكلات المتناغمة، مما يضمن طاقة مستقرة وعالية الجودة لمختلف الاستخدامات.

للحصول على حل مخصص لاحتياجات جودة الطاقة لديك، ندعوك للتشاور مع خبرائنا. اتصل بنا اليوم لتعرف كيف يمكن لـ APFs المتقدمة لدينا تحسين أداء وموثوقية نظام الطاقة لديك.

يرجى الاتصال بنا: sales@yt-electric.com