תפקיד מסננים פעילים במערכות אנרגיה מתחדשת לשיפור איכות כוח

חומרת נושאים אלה תלויה ברמות חדירה מתחדשות, כוח רשת ומאפיינים מקומיים של עומס.כפי שמשאבים אנרגיה מבוזרים יותר מוסיפים, ההשפעה המצטברת יכולה להפיג את איכות הכוח באזורים שלמים אם לא מצטמצם.

מה זה Active Filter?

מסננים פעילים הם מכשירים אלקטרוניים כוח שממצבים חשמל על ידי הזרקת או לספוג זרמים כדי לבטל רכיבים לא רצויים.בניגוד לסננים פסיביים - אשר משתמשים באביזרים קבועים ובקפיטורים המכוונים בתדרים הרמוניים ספציפיים - מסננים פעילים יכולים להסתגל בזמן אמת כדי לשנות את הספקטרום ההרמוני ואת תנאי התפעול.זה הופכת אותם יעילים במיוחד במערכות אנרגיה מתחדשות שבהן קבוצות של קבוצות של קבוצות של קבוצות משתנה במהירות.

עקרון יסוד של המבצע

מסנן פעיל מודד את הזרם או המתח בנקודה של הפיכה משותפת, מפיץ את הרכיבים הרמוניים ו תגובתיים באמצעות בקר דיגיטלי (בדרך כלל מבוסס על תורת כוח מיידית או שינוי מסגרת התייחסות סינכרוני), ומייצרת זרמים מחלחלים באמצעות קוד מתח-מקור-מקור-מקור-מתח.הזרםים המכניסים מוזרקים לרשת כדי לבטל את ההפרעות.

פילטר Active toהתנצלות

ניתן לסווג מסננים פעילים על בסיס שיטת החיבור שלהם ויכולות הפיצויים:

• (FLT:0) פילטרים פעילים:FLT:1 Connected במקביל עם העומס או המקור המתחדש, הם הסוג הנפוץ ביותר.הם מזרמים הרמוניים וחדשניים כדי לנטרל עיוותים. פילטרים שונט מתאימים לתגמול מבוסס נוכחי וניתן להתקין אותם בפלט in the inverter, at a Feeder, or at the Network Connection Point.
• (FLT:0Series Active Filters:FLT:1 Connected בסדרה עם הקו, הם פועלים כמקור מתח, הזרקת מתח בסדרה כדי לבטל הרמוניות ולהסדיר את המתח.
• (FLT:0)Hybrid Activeפילטרs:FreaLT:1) שילוב אלמנטים פסיביים ופעילים כדי להפחית את הדירוג ואת העלות של המרכיב הפעיל תוך שיפור הביצועים הכוללים.לדוגמה, מסנן פסיבי מכווץ מטפל זרמים הרמוניים רבים, בעוד סדרה פעילה מסננים לפצות על המשך נזקי הסדר נמוך ורגולציה מתח.

מסננים פעילים מודרניים כוללים לעתים קרובות אחסון אנרגיה משולבת (טיולים או supercapacitors) לספק כוח זמני במהלך מתח חבלי מתח או שינויים מתחדשים חלקה.

פונקציות קריטיות של פילטרים פעילים במערכות מתחדשות

מסננים פעילים במערכות אנרגיה מתחדשות משרתים פונקציות הקשורות בין-תחומיות מרובות, אשר יחד משפרות את איכות האנרגיה ואת שילוב הרשת.

פיצוי הרמוני

משווקים סולריים וממירי טורבינות רוח הם מקורות עיקריים של זרמים הרמוניים, במיוחד בתדרים נמוכים יותר של מעבר.פילטרים פעילים יכולים לדכא את ההרמוניה האלה לרמות גם מתחת לגבולות שנקבעו על ידי סטנדרטים כגון IEEE 519-2022 ו-IEC 61000-3-12. על ידי ביטול חומרי ההרמוניה במקור או בנקודה חיבור ברשת, מסננים פעילים מונעים התחדשות עם רכיבים פסיביים ונזק מוחלט (D) ל- 5, לעומת 5.

תקנות והתמיכה

תפוקה מתחדשת משתנה יכולה לגרום סטיות מתח יציב ו flicker מהיר. Active filters עם יכולות רגולציה מתח יכול להזריק או לספוג כוח תגובתי כדי לשמור על מתח בתוך ±2% מהערך הדומיניאלי.זה חשוב במיוחד ברשתות חלשות או על מזין ארוך שבו רגישות מתח הוא גבוה.עבור חוות רוח, מסננים פעילים יכולים להפחית flicker הנגרמת על ידי אפקטים של תאים ותופעות רוח מתוחכמות על ידי מתן פיצוי מהיר.

כוח תגובתי ותפקוד כוח תיקון

קודים רבים ברשת דורשים צמחים מתחדשים לפעול בטווח של גורם חשמל מוגדר (למשל, 0.95 המוביל ל- 0.95 lagging) מסנן פעיל יכול להתאים באופן דינמי את תפוקת הכוח תגובתי כדי לענות על דרישות אלה תוך צמצום אובדן קו ושחרור יכולת בטרנספורמציה ובכבלים. בחוות סולאריות, מסננים פעילים עוזרים לשמור על גורם כוח מקובל גם כאשר שינויים מזעזעים גורמים להפחתה פעילה.

ניכוי Flicker Reduction

טפטוף flicker - וריאציות רפידות הגורם תנודות תאורה - הוא תלונה נפוצה מלקוחות ליד מתקנים מתחדשים. פילטרים פעילים מצוידים אלגוריתמים הקטנת flicker יכול לזהות לפצות על שינויים בתוך מחזור אחד או שניים. על ידי הזרקת או לספוג הן כוח פעיל ותגובה ברגע, הם חלק את המתח ולהביא פילאים מתחת ל-outceptables (e, pst & Unceptables) .

גריידי SynSyncization ו-Stability Support

במהלך הפרעות רשת כגון תקלות או מעברים אייים, מסננים פעילים יכולים לעזור לשמור על יציבות מתח ותדירות. כמה עיצובים משלבים יכולות בעלות על רשת, ומאפשרים להם לפעול כנרטורים סינכרוניים וירטואליים שממחישים את האינטרנציה של מכונות רוטציה קונבנציונליות.

יתרונות ויישומים אמיתיים

צמצום מסננים פעילים במערכות אנרגיה מתחדשות מניב יתרונות תפעוליים וכלכליים מרובים:

• (FLT:0) איכות הכוח וההתאמה: מיפוי פעיל:1 מאפשר צמחים מתחדשים לעמוד בדרישות קוד רשת קפדניות, הימנעות מעונשים וצמצום.
• (FLT:0) Extended Equipment Life:FLT:1 מופחת חימום הרמוני מתח מתח להאריך את חיי הטרנספורמציה, הכבלים, מתגים, ומנועים.
• (FLT:0) ביטול מערכת היעילות: תיקון גורם כוח 1 (Power factor) מקטין את הזרמים הנוכחיים והפסדים מנוגדים, שיפור יעילות המערכת הכוללת ב-1–3%.
• (FLT:0) Flexibilitymia תפעולי: 1FLT:1 פילטרים פעילים ניתן לתקן מחדש או לדרג מחדש כפרופילי דור שינוי, בניגוד לסננים פסיביים הדורשים החלמה.
• (ב) ⁇ :0) הוכחו מחדש את אמינותם: [13] על ידי צמצום התגברות על פני השטח ואספקת תמיכה תגובתית במהלך תקלות, מסננים פעילים להפחית את הסיכון של טריפ ושחורים.

מתקנים אמיתיים רבים בעולם האמיתי מפגינים את היתרונות האלה.לדוגמה, חוות רוח 50 מ"ג במערב התיכון ארה"ב פרסו מסננים פעילים בסוכן טורבינות כדי להפחית את THD הרמוני מ-12% עד 3% ולשמור על גורם כוח מעל 0.99. בדומה, פארק סולארי גדול בספרד השתמש במסננים פעילים היברידיים פעילים כדי לחסל מטושטשים שנגרמו על ידי עננים חולפים, המאפשרים לפעול ללא זמן פנוי של דוחות כגון חשמל (RIE) ותקני חשמל מבוזרים (RIRFIE) לתקני חשמל (RIRFIE) לתקני חשמל אלקטרוניים סטנדרטיים (ROR) ו-RIRD) לתקני חשמל מבוזרים (ROR) לתקני ניהוליים (ROR) לתקני חשמל מבוזרים על מנת להסיר LTFENFEN) לתקני חשמל מבוזרים (RIRD) ו-RORN) לתקני חשמל סטנדרטיים על מנת להסיר LTFIE) לתקני חשמל אוטומטיים על מנת להסיר למערכות ניהוליים (RIRD) על מנת למנוע שיפורים חשמליים (RIRD) על מנת למנוע LTFIE) על מנת למנוע LTFIE חדשים, על מנת למנוע LTER (RINEFIE) על מנת להסיר LTER (RINEF

אתגרים ושיקולי עיצוב

למרות היתרונות שלהם, יישום מסננים פעילים במערכות מתחדשות דורש הנדסה זהירה כדי למנוע נפילה.

מיקום ומיקום

הדירוג הנדרש של מסנן פעיל תלוי בגודל של הפרעות הרמוניות ותגובתיות. oversizing עלות, בעוד שתחתונות מוביל לפיצויים לא מספיק.סימולציות או מדידות שדה נדרשים כדי לקבוע את היכולת האופטימלית, לעתים קרובות ב kVA או A. המיקום גם חשוב: מסנן מרכזי בנקודת החיבור בין-מערכת יכול לספק פיצוי ברמת המערכת, אבל מסננים מבוזרים בכל אחד מהם עלולים להיות יעילים יותר עבור בעיות מקומיות.

מורכבות שליטה ויציבות

מסננים פעילים מסתמכים על בקרים דיגיטליים מהירים עם שיעורי דגימה גבוהים (בדרך כלל 10-50 kHz) אלגוריתמי הבקרה חייבים להוציא רכיבי הפרעות במדויק ולהזריק זרמים עם עיכוב מינימלי. כוונון עני יכול לגרום לאי יציבות, במיוחד כאשר מסננים מרובים פועלים במסגרות מתקדמות כגון בקרת חיזוי מודל וסינון סימולציה של עזרה לטפל באתגרים אלה אבל להוסיף הנדסה מעל למערכות ניהול אנרגיה (MSD) נחוץ יותר ויותר.

עלויות וגמישות

העלות העליונה של מסננים פעילים גבוהה יותר מאשר מסננים פסיביים, לעתים קרובות החל מ 50-150 דולר ל- kVAR. עם זאת, העלות הכוללת של בעלות עשויה להיות נמוכה יותר כאשר שוקלים תחזוקה, הסתגלות, והימנעות מעונשים. Reliability היא גם דאגה כי מסננים פעילים מכילים רכיבים אלקטרוניים כוח כי הם יותר כשלון מאשר מכשירים פסיביים. Redundant עיצובים וניהול תרמי יכול להפחית את הסיכון הזה.

התחדשות הרמונית

במקרים נדירים, השילוב של מסננים פעילים ואלמנטים אחרים ברשת (במיוחד מסננים פסיביים וכבלים ארוכים) יכול ליצור התחדשות בתדרים חדשים. פילטרים פעילים עם תכונות לחות של התחדשות יכולים לדכא את ההשפעות הללו, אבל ניתוח מערכת זהיר חיוני לפני ההתקנה.

עתיד Outlook: Advanced Active Filter Technologies ו-Smart Gridאינטגרציה

התפקיד של מסננים פעילים יתרחב ככל שהחדירה המתחדשת גדלה ורשתות הופכות ליותר מבוזרות.

• (FLT:0) ממורמרים פונקציונליים: FIRLT:1 ; Newer סולרי ורוחות מופנים משלבים יכולות סינון פעיל ישירות לתוך אלקטרוניקה כוח שלהם, צמצום הצורך במסננים עומדים.אלה מופנים יכולים לספק פיצוי הרמוני, תמיכה במתח, ובקרת כוח תגובתי כחלק מפעילותם הרגילה.
• אינטגרציה אחסון:0 (Energy Storageאינטגרציה:FLT:1iv filters with Battery or Supercapacitor Storage) יכולה להחליק תנודות כוח במשך שניות עד דקות, תוך התייחסות הן לאיכות הכוח והן לאיזון האנרגיה.
• (FLT:0Grid-Forming Control:FearLT:1) כמו משאבים המבוססים על חומרים בלתי-מטורפים להחליף גנרטורים סינכרוניים, מסננים פעילים עם יכולות בעלות רשת יכולים לספק יכולת אינרציה סינתטית, יכולת כוכבית שחורה, ומבצע אי-האי.זה מאפשר מפתח עבור 100% רשתות מתחדשות.
• (FLT:0AI ו- Machine Learning: FLT:1 אלגוריתמים חכמים יכולים לחזות הפרעות באיכות כוח בהתבסס על תחזיות מזג האוויר ודפוסי עומס, תוך מיפוי מוקדם של תגובות סינון לצמצום ההשפעה המוקדמת של המחקר מ-FLT:2NRELIRFLT 3 מראה תוצאות מבטיחות בשימוש ברשתות עצביות לגילוי הרמוני.
• (FLT:0) תקשורת ותיאום ללא תשלום: FLT:1 ברשת חכמה, מסננים פעילים מרובים יכולים לתקשר אחד עם השני ועם בקרים מרכזיים לתאם פיצוי על פני אזור, הימנעות מסכסוכים וביצועים קידוד.

גופי התקנים כמו ה-IEC הבין-לאומיים (IEC) מעדכנים הנחיות לשילוב יכולות סינון פעיל בציות קוד רשת, ובכך לזרז את הדרך לאימוץ רחב יותר.

מסקנה

מסננים פעילים הם הכרחיים לשמירה על איכות כוח גבוהה במערכות אנרגיה מתחדשות.היכולת שלהם לפצות באופן דינמי על הרמוניות, וריאציות מתח, חוסר איזון כוח תגובתי, ו flicker עושה אותם הרבה יותר יעילים מאשר חלופות פסיביות, במיוחד בסביבה המשתנה והמורכבת של השמש והדור הרוח.כפי שהגדלת החדירה המתחדשת והקודים ברשת הופכת לנוקשות יותר, פריסת מסננים פעילים רק צריכה לשקול בזהירות, ולשלוט על יעילות, תוך כדי בקרה יעילה, תוך כדי שמירה על עלויות חשמל וקידום, תוך כדי בקרה אקטיבית, תוך כדי בקרה וקידום של תפקודים, תוך כדי ניהולית חשמל וקידום, תוך כדי שמירה על יעילות וקידום של אלגוריתמים של אלגוריתמים של אלגוריתמים של מערכות בקרה אקטיבית, תוך כדי שמירה על יעילות יותר, תוך כדי שמירה על יעילות של יעילות וקידום יעילות וקידום יעילות של מערכות בקרה יעילה יותר, תוך כדי ניהולית, תוך כדי שמירה על יעילות של מערכות בקרה יעילה יותר, תוך כדי ניהולית, תוך כדי שמירה על יעילות וקידום של מערכות בקרה יעילה יותר, תוך כדי שמירה על יעילות וקידום של מערכות בקרה יעילה יותר, תוך כדי שמירה על יעילות של מערכות בקרה יעילה יותר, תוך כדי שמירה על יעילות של מערכות בקרה יעילה יותר, תוך כדי שמירה על יעילות ו

לקריאה נוספת על תקני איכות כוח ושיטות הטובות ביותר, ייעוץ:0IEEE Std 519-2022035FLT:1 ו-FLT:2IEC 61000 סדרות IRLT 3: World Case Study זמינים מן ה-FLT:4 Power Research InstituteFLT:5