Với ứng dụng rộng rãi của công nghệ điện tử công suất, tỷ lệ tải phi tuyến trong lưới điện ngày càng tăng. Điều này dẫn đến ô nhiễm sóng hài trở thành vấn đề chính ảnh hưởng đến chất lượng điện, an toàn thiết bị và vận hành ổn định của hệ thống.
Mục đích của việc giảm thiểu sóng hài là loại bỏ hoặc triệt tiêu dòng điện và điện áp sóng hài do tải phi tuyến tạo ra trong hệ thống điện, đảm bảo nguồn cung cấp điện tuân thủ các tiêu chuẩn quốc gia và kéo dài tuổi thọ thiết bị. Phần sau đây giải thích chi tiết từ bốn khía cạnh: tác hại của sóng hài, các giải pháp giảm thiểu sóng hài chính thống, so sánh các giải pháp khác nhau và khuyến nghị thực hiện.
Dòng điện hài ở phía tải được thu thập theo thời gian thực thông qua máy biến dòng (CT). Bộ điều khiển sau đó tính toán và tạo ra dòng bù có pha ngược và biên độ bằng với các sóng hài, tiêm nó vào lưới điện để triệt tiêu các sóng hài. Nó cho phép bù động cho các sóng hài ở bất kỳ bậc nào trong dải tần 0–2 kHz, giảm THDi xuống dưới 5%.
| Ưu điểm | Nhược điểm |
|---|---|
| Giảm thiểu sóng hài toàn phần, có khả năng lọc đồng thời các sóng hài ở nhiều bậc khác nhau, thích ứng với các kịch bản tải phức tạp và biến đổi | Chi phí cao hơn |
| Thời gian đáp ứng nhanh, hoàn tất bù trong vòng chưa đầy 100 μs, cho phép theo dõi các sóng hài thay đổi động | Phụ thuộc vào các linh kiện điện tử công suất, dẫn đến tỷ lệ hỏng hóc cao hơn so với bộ lọc thụ động |
| Có chức năng bù công suất phản kháng và chức năng cân bằng ba pha, cải thiện chất lượng điện năng tổng thể | Việc lắp đặt và vận hành phức tạp, yêu cầu chuyên gia thiết lập thông số dựa trên dữ liệu sóng hài tại hiện trường |
Phù hợp cho các ứng dụng có độ chính xác cao, độ tin cậy cao như thiết bị MRI bệnh viện, lò đơn tinh thể trong nhà máy sản xuất điện tử, trung tâm dữ liệu hoặc dây chuyền sản xuất tự động với hệ thống lắp đặt VFD dày đặc.
Dòng sản phẩm tương ứng từ Sikes: Bộ lọc công suất chủ động APF
Cuộn kháng đường dây được kết nối nối tiếp ở phía đầu vào của bộ biến tần (VFD). Bằng cách tăng trở kháng ở phía nguồn cung cấp, nó triệt tiêu dòng điện hài do mạch chỉnh lưu tạo ra và cũng giảm thiểu tác động của các thay đổi đột ngột về điện áp lưới lên VFD. Thông thường, một cuộn kháng có hệ số trở kháng 3%–5% có thể giảm tổng độ méo hài của dòng điện đầu vào (THDi) từ khoảng 35% xuống còn khoảng 20%.
| Ưu điểm | Nhược điểm |
|---|---|
| Cấu trúc đơn giản, hiệu quả về chi phí | Chỉ triệt tiêu các sóng hài bậc thấp như bậc 5 và bậc 7; hiệu quả hạn chế trong việc giảm thiểu sóng hài tần số cao |
| Lắp đặt dễ dàng, không yêu cầu hiệu chỉnh bổ sung, có thể đấu nối tiếp trực tiếp với mạch đầu vào | Không thể loại bỏ hoàn toàn sóng hài, chỉ giảm THDi xuống 10%–20%, gây khó khăn trong việc đáp ứng yêu cầu của các ứng dụng độ chính xác cao |
| Cung cấp bù công suất phản kháng, cải thiện hệ số công suất phía đầu vào lên trên 0,9 | Gây ra một mức sụt áp nhất định, với tổn thất điện áp khoảng 3%–5% ở tải đầy—cần tính đến biên độ lưới điện. |
Phù hợp với các kịch bản tải nhỏ hoặc trung bình có mức độ ô nhiễm sóng hài nhẹ, chẳng hạn như hệ thống VFD đa năng cho quạt, máy bơm, v.v., hoặc như một giai đoạn tiền xử lý trong các kịch bản phức tạp.
Dòng sản phẩm tương ứng từ Sikes: Bộ lọc Đầu vào ACL
Một mạch điều chỉnh bao gồm các cuộn kháng và tụ điện cung cấp đường dẫn trở kháng thấp cho các bậc sóng hài cụ thể, dẫn dòng điện hài vào nhánh lọc thay vì vào lưới điện. Một cấu hình phổ biến là bộ lọc kép điều chỉnh bậc 5 và bậc 7, có thể lọc ra các bậc sóng hài tương ứng.
| Ưu điểm | Nhược điểm |
|---|---|
| Nhắm mục tiêu cao, với hiệu suất giảm thiểu vượt quá 90% cho các bậc sóng hài cụ thể | Chỉ lọc các bậc sóng hài đã được cài đặt trước, hiệu suất giảm thiểu kém đối với sóng hài không đặc trưng |
| Vận hành ổn định, không có linh kiện chủ động, tỷ lệ hỏng hóc thấp, tuổi thọ trên 10 năm | Dễ xảy ra cộng hưởng với lưới điện, yêu cầu tính toán chính xác trở kháng lưới và thông số bộ lọc |
| Chi phí hợp lý, yêu cầu bảo trì thấp—chỉ cần vệ sinh bụi định kỳ và kiểm tra giá trị điện dung | Kích thước tương đối lớn, chiếm một diện tích phân phối nhất định. |
Phù hợp với các kịch bản công nghiệp có đặc tính sóng hài ổn định, chẳng hạn như hệ thống VFD công suất cao trong ngành luyện kim, xi măng và các ngành công nghiệp khác. Có thể được sử dụng kết hợp với cuộn kháng đầu vào để cải thiện hơn nữa hiệu suất giảm thiểu.
Dòng sản phẩm tương ứng từ Sikes: Bộ lọc sóng hài OSK 5%, Bộ lọc sóng hài OSK 10%, Bộ lọc sóng hài PHF 5%, Bộ lọc sóng hài PHF 10%, Bộ lọc sóng hài PIHF, Bộ lọc sóng hài HFI
| Giải pháp | Cuộn kháng đường dây | Bộ lọc sóng hài thụ động | Bộ lọc sóng hài chủ động |
|---|---|---|---|
| Hiệu suất giảm thiểu | ★★☆☆☆ | ★★★★☆ | ★★★★★ |
| Hiệu quả chi phí | ★★★★★ | ★★★☆☆ | ★☆☆☆☆ |
| Kịch bản ứng dụng | Tải tổng quát nhỏ hoặc trung bình | Tải sóng hài cố định công suất cao | Tải động độ chính xác cao |
| Lắp đặt | ★★★★★ | ★★★☆☆ | ★★☆☆☆ |
| Bảo trì | ★★★★★ | ★★★☆☆ | ★★☆☆☆ |
| Dòng SIKES | ACL | OSK, PIHF, PHF, HFI | APF |



