در سیستم های قدرت مدرن، حفظ کیفیت توان بالا برای بهبود بهره وری انرژی، کاهش خرابی تجهیزات و تضمین عملکرد پایدار شبکه ضروری است. دو مورد از پرکاربردترین راه حل های کیفیت توان هستند SVG (Static Var Generator)وAPF (فیلتر برق فعال).

 

اگرچه بسیاری از مهندسان و متخصصان صنعت با SVG آشنا هستند و درک کمی از APF دارند، افراد کمتری به وضوح تفاوت‌ها، همبستگی‌ها و کاربردهای ترکیبی آن‌ها را درک می‌کنند. در پروژه های عملی، انتخاب SVG، APF یا هر دو بستگی به ویژگی های بار، شرایط شبکه و مشکلات خاص کیفیت توان دارد که باید حل شوند.

 

برای محیط های صنعتی پیچیده با الزامات سختگیرانه کیفیت برق، SVG و APF اغلب با هم نصب می شوند. برای کاربردهای ساده تر با نیازهای فنی کمتر و ملاحظات هزینه قوی تر، تنها یک دستگاه ممکن است انتخاب شود.

 

این مقاله تعاریف، تفاوت ها، مزایا و سناریوهای کاربردی SVG و APF را به تفصیل توضیح می دهد.

 

I. SVG (Static Var Generator) چیست؟

جبران توان راکتیو

SVG (Static Var Generator) یک دستگاه پیشرفته جبران توان راکتیو پویا مبتنی بر مبدل‌های نیمه‌رسانای توان خود{0} است.

 

SVG پارامترهای شبکه مانند مقدار جریان، زاویه فاز و شرایط ولتاژ را از طریق ترانسفورماتورهای جریان (CTs) و مدارهای نمونه برداری ولتاژ تشخیص می دهد. سپس کنترل کننده پارامترهای عملیاتی سیستم از جمله توان راکتیو، توان ظاهری و ضریب توان را در زمان واقعی تجزیه و تحلیل می کند. بر اساس این محاسبات، SVG به صورت پویا دستورات جبران را تولید می کند و جریان خروجی اینورتر را کنترل می کند تا جبران توان راکتیو را فراهم کند، در نتیجه ضریب توان را بهبود می بخشد، ولتاژ شبکه را تثبیت می کند و کیفیت کلی توان را بهبود می بخشد.

 

هدف اصلی SVG جبران توان راکتیو به صورت دینامیکی و در نتیجه بهبود ضریب توان و تثبیت سیستم قدرت است.

توابع اصلی SVG

• جبران توان راکتیو دینامیکی
• تصحیح ضریب توان
• تثبیت ولتاژ
• کاهش نوسانات ولتاژ و سوسو زدن
• کاهش عدم تعادل سه-فاز
• بهبود استفاده از ترانسفورماتور و کابل
• کاهش جریمه های شهری ناشی از ضریب توان پایین

 

در مقایسه با سنتیبانک های خازنی، SVG ارائه می دهد:

• سرعت پاسخگویی سریعتر
• دقت جبران بالاتر
• جبران پویا پیوسته
• عملکرد بهتر تحت بارهای نوسان

 

با این حال، SVG دارای قابلیت فیلتر کردن هارمونیک محدودی است، به خصوص برای هارمونیک‌های مرتب{{0}.

 

II. APF (فیلتر برق فعال) چیست؟

فیلتر هارمونیک

APF (فیلتر توان فعال) یک دستگاه سرکوب هارمونیک اختصاصی است که از الکترونیک قدرت مدرن و فناوری های پردازش سیگنال دیجیتال استفاده می کند.

فیلتر قدرت فعال (APF) به طور مداوم جریان های هارمونیک تولید شده توسط بارهای غیرخطی را با استفاده از ترانسفورماتورهای جریان (CTs) نظارت می کند. با اعمال الگوریتم های پیشرفته پردازش سیگنال دیجیتال، کنترل کننده اجزای هارمونیک را در زمان واقعی شناسایی می کند و دستورات جبران پویا را تولید می کند. سپس ماژول اینورتر جریان های جبرانی را از نظر دامنه برابر و در فاز مخالف جریان های هارمونیک، خروجی می دهد، به طور موثر هارمونیک ها را سرکوب می کند، اعوجاج هارمونیک کل (THD) را کاهش می دهد و کیفیت برق شبکه را بهبود می بخشد.

 

برخلاف فیلترهای غیرفعال، APF می تواند هارمونیک ها را با تغییر فرکانس و دامنه به صورت پویا ردیابی کند و عملکرد آن به طور قابل توجهی تحت تأثیر امپدانس شبکه قرار نمی گیرد.

 

توابع اصلی APF

• سرکوب جریان هارمونیک
• بهبود کیفیت برق
• تصفیه جریان شبکه
• حفاظت از تجهیزات الکتریکی
• کاهش گرمای بیش از حد ترانسفورماتور و کابل
• جلوگیری از خرابی تجهیزات ناشی از هارمونیک

 

APF مخصوصاً برای کاربردهایی با تعداد بارهای غیرخطی زیاد مانند:

• درایوهای فرکانس متغیر (VFD)
• سیستم های یو پی اس
• ایستگاه های شارژ EV
• مراکز داده
• سیستم های روشنایی LED
• تجهیزات اتوماسیون صنعتی

 

اگرچه APF می تواند جبران توان راکتیو محدودی را ارائه دهد، عملکرد اصلی آن فیلتر هارمونیک است.

 

III. تفاوت های کلیدی بین SVG و APF

بسیاری از کاربران SVG و APF را اشتباه می گیرند زیرا هر دو از فناوری های الکترونیک قدرت استفاده می کنند. با این حال، آنها مشکلات مختلف کیفیت توان را حل می کنند.

به زبان ساده:

SVG عمدتاً مشکلات توان راکتیو را حل می کند

APF عمدتا مشکلات هارمونیک را حل می کند

1. توابع اولیه مختلف

SVG

SVG بر روی موارد زیر تمرکز دارد:

• جبران توان راکتیو
• بهبود ضریب قدرت
• پایداری ولتاژ
• عمدتاً جریان راکتیو با فرکانس اساسی-خروجی می‌کند.

APF

APF بر روی موارد زیر تمرکز دارد:

• فیلتر هارمونیک
• سرکوب جریان هارمونیک
• تصفیه شکل موج شبکه

 

APF عمدتاً جریان های جبرانی هارمونیک را برای حذف اعوجاج هارمونیک و بهبود کیفیت برق شبکه خروجی می دهد.

 

2. اهداف برنامه های مختلف

برنامه های کاربردی معمولی SVG

• سیستم های ضریب توان پایین
• نوسان توان راکتیو
• ناپایداری ولتاژ
• بارهای موتور صنعتی
• تجهیزات جوشکاری
• کارخانه های نورد

 

برنامه های کاربردی معمولی APF

• اعوجاج هارمونیک
• بارهای الکترونیکی غیرخطی
• مراکز داده
• شارژرهای EV
• سیستم های اینورتر
• تجهیزات ساخت دقیق

 

3. اهداف جبرانی متفاوت

مورد	SVG	APF
عملکرد اصلی	جبران توان راکتیو	فیلتر هارمونیک
مشکل هدف	ضریب توان پایین	اعوجاج هارمونیک
جریان خروجی	جریان راکتیو بنیادی	جریان جبرانی هارمونیک
تمرکز پاسخ	پایداری ولتاژ و PF	سرکوب هارمونیک
قابلیت فیلتر کردن هارمونیک	محدود	عالی
قابلیت جبران واکنشی	عالی	محدود

 

---

IV. رابطه بین SVG و APF

اگرچه SVG و APF عملکردهای اولیه متفاوتی دارند، اما فناوری‌های نزدیک به هم هستند.

 

هر دو دستگاه:

• از مبدل های الکترونیک قدرت پیشرفته استفاده کنید
• از طریق سیستم های کنترل دیجیتال هوشمند کار کنید
• جبران پویا{0}زمان واقعی را انجام دهید
• بهبود کیفیت کلی برق

 

مهمتر از آن، SVG و APF می توانند در یک سیستم توزیع برق با هم کار کنند.

 

چرا از SVG و APF با هم استفاده کنیم؟

در بسیاری از پروژه های صنعتی، سیستم های قدرت به طور همزمان از موارد زیر رنج می برند:

• ضریب توان پایین
• اعوجاج هارمونیک
• نوسان ولتاژ
• عدم تعادل سه فازی-

 

در چنین مواردی، نصب فقط SVG یا فقط APF ممکن است تمام مشکلات کیفیت برق را به طور کامل حل نکند.

 

یک راه حل ترکیبی SVG + APF می تواند:

• توان راکتیو را جبران کنید
• هارمونیک ها را حذف کنید
• بهبود پایداری ولتاژ
• افزایش کارایی سیستم
• از تجهیزات الکتریکی محافظت کنید
• کاهش تلفات انرژی

 

بنابراین، SVG و APF با هم پایه و اساس سیستم های مدیریت کیفیت برق مدرن را تشکیل می دهند.

 

V. کاربرد ترکیبی SVG و APF

زمان استفاده از SVG فقط

• SVG به تنهایی زمانی مناسب است که:
• اعوجاج هارمونیک کم است
• مشکل اصلی ضریب قدرت ضعیف است
• نوسانات ولتاژ نیاز به اصلاح دارد
• حساسیت بودجه بالاست

 

زمان استفاده فقط از APF

• APF به تنهایی زمانی مناسب است که:
• آلودگی هارمونیک شدید است
• بارهای غیر خطی غالب هستند
• ضریب توان در حال حاضر قابل قبول است
• حفاظت از تجهیزات نگرانی اصلی است

 

زمان استفاده از SVG + APF با هم

• استقرار ترکیبی زمانی توصیه می شود که:
• مسائل هارمونیک و توان راکتیو هر دو وجود دارد
• شرایط بار پیچیده است
• استانداردهای کیفیت برق سختگیرانه هستند
• سیستم های صنعتی بزرگ نیاز به جبران کامل دارند

 

صنایع معمولی عبارتند از:

• کارخانه های فولاد
• تاسیسات پتروشیمی
• کارخانه های نیمه هادی
• ایستگاه های شارژ EV
• مراکز داده
• کارخانه های تولید هوشمند

 

VI. SVG با توابع APF یکپارچه

امروزه، برخی از مدل های پیشرفته SVG عملکرد جزئی APF را ادغام می کنند. این دستگاه های هیبریدی می توانند به طور همزمان انجام دهند:

• جبران توان راکتیو
• فیلتر هارمونیک محدود

 

این طراحی یکپارچه کاهش می دهد:

• فضای نصب
• پیچیدگی سیستم
• هزینه سرمایه گذاری اولیه

 

با این حال، برای سایت هایی با اعوجاج هارمونیک شدید، یک APF اختصاصی همچنان برای عملکرد بهینه فیلتر توصیه می شود.

 

VII. نتیجه گیری

SVG و APF هر دو راه حل های ضروری برای بهبود کیفیت برق مدرن هستند، اما اولویت های عملکردی آنها متفاوت است.

 

SVG در درجه اول برای جبران توان راکتیو و اصلاح ضریب توان استفاده می شود.

 

APF عمدتا برای سرکوب هارمونیک و خالص سازی شبکه استفاده می شود.

 

در کاربردهای عملی، انتخاب SVG، APF یا یک راه حل ترکیبی باید بر اساس موارد زیر باشد:

• ویژگی های بار
• سطوح هارمونیک
• الزامات ضریب توان
• استانداردهای شبکه
• بودجه پروژه

 

برای مدیریت جامع کیفیت توان، ترکیب SVG و APF اغلب کارآمدترین و قابل اعتمادترین راه حل را ارائه می دهد.