CÔNG TY TNHH CÔNG NGHỆ VÀ THƯƠNG MẠI HB VIỆT NAM

HB VIETNAM TECHNOLOGY AND TRADING COMPANY LIMITED


Hotline: 0903 806 574

Email: hbvietnam.infohb@gmail.com

GIẢI PHÁP CHỐNG NHIỄU SÓNG HÀI

Sóng hài là một loại sóng nhiễu không mong muốn và tác động xấu đến hệ thống điện. Các dạng sóng điện áp sin được tạo ra tại các nhà máy điện, trạm điện lớn thường thì rất tốt. Nhưng càng di chuyển về phía phụ tải, đặc biệt là các phụ tải phi tuyến thì các dạng sóng càng bị méo, khi đó dạng sóng không còn là sóng sin mà chuyển thànhsóng hài. Sóng hài có thể coi như là tổng của các dạng sóng sin mà tần số của nó là bội số nguyên của tần số cơ bản.

Với độ chính xác cao, và tiết kiệm điện đáng kể, biến tần đã trở thành thiết bị không thể thiếu trong các hệ thống điểu khiển động cơ; hệ thống đốt nóng, thông gió, và điều hòa nhiệt độ, hay còn gọi là HVAC. Biến tần đã và đang được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng công nghiệp đòi hỏi độ chính xác cao. 

Các hệ thống HVAC thương mại thường rất khác so với các hệ thống điều khiển chính xác cao trong công nghiệp. Hầu hết các hệ thống HVAC dùng chung nguồn điện với các thiết bị điện tử nhạy cảm khác như máy tính, hệ thống mạng viễn thông, chiếu sáng, …  Ở những nơi như sân bay, bệnh viện hay các viện trung tâm nghiên cứu thì số lượng thiết bị nhạy cảm khá nhiều và sóng hài trở nên mối nguy hại đặc biệt vì nó có thể làm hư hỏng và giảm tuổi thọ những thiết bị đó.

Chúng ta sẽ đi sâu hơn về nguyên nhân và tác hại của sóng hài, cũng như một số phương pháp giải quyết sóng hài và đối phó với loại nhiễu loạn khó chịu này.

NGUỒN GỐC

Hầu như tất cả các biến tần hiện có trên thị trường đều hoạt động dựa trên nguyên lý cầu chỉnh lưu để chuyển đổi điện áp xoay chiều AC thành điện áp một chiều DC. Sau đó, điện áp DC này sẽ được một bộ nghịch lưu inverter chuyển đổi ngược trở lại điện áp AC với độ lớn và tần số đã định trước để điều khiển chính xác tốc độ của động cơ.

Hình 1: Sơ đồ nguyên lý chung của một hệ thống biến tần 3 pha.

Các biến tần hiện đại sử dụng cầu diode để chuyển đổi điện áp AC sang DC, người ta lắp thêm tụ DC phía sau cầu diode để làm phẳng điện áp DC.


Hình 2: Cầu chỉnh lưu diode trong một biến tần

Mạch chỉnh lưu diode và nghịch lưu inverter mang lại hiệu suất cao cho biến tần, nhưng lại gây ra nhiều sóng hài trên dòng điện ở phía nguồn AC. Sóng hài xuất hiện là do dòng điện không thể chạy qua chỉnh lưu và đi vào biến tần khi điện áp AC đầu vào bé hơn điện áp một chiều DC trên tụ. Điều này chỉ diễn ra trong một khoảng thời gian ngắn trên mỗi pha nhưng đủ làm biến dạng hoàn toàn dòng AC đầu vào khiến nó không còn là hình sin chuẩn nữa. Hơn nữa, do bị chặn bởi chênh lệch điện áp AC và DC ở đầu vào, dòng điện phải có biên độ đỉnh cao hơn để truyền đủ năng lượng cho động cơ trong một chu kỳ lưới.

Hình 3: Dạng sóng dòng điện AC đầu vào của biến tần

Có thể dòng điện không còn mang hình Sin nữa mà trở thành 4 xung dòng biên độ cao (2 xung cho mỗi bán kỳ) và độ méo hài THD của dòng điện kiểu này là rất cao. 

PHÂN TÍCH

Sóng hài trên dòng điện sẽ kéo theo sóng hài trên điện áp, độ méo sóng hài áp phụ thuộc nhiều vào trở kháng của hệ thống phân phối điện và số lượng tải phi tuyến (máy tính, máy fax, máy photocopy, đèn chiếu dùng inverter, …) trong hệ thống đó. Để so sánh hài dòng và hài áp cần có các phân tích phổ và biên độ chi tiết. 

Trong phân tích sóng hài, mọi dạng sóng đều có thể được biểu diễn dưới dạng tổng của nhiều sóng hình sin có biên độ và tần số khác nhau. Tập hợp các sóng hình sin nói trên bao gồm 1 sóng sin cơ bản (tần số 50 Hz đối với lưới điện Việt Nam) và các sóng hình sin là bội của sóng sin cơ bản, gọi là sóng hài. 

Tổng độ méo hài, hay THD (Total Harmonic Distortion) là đại lượng thể hiện mức độ biến dạng của dòng điện hay điện áp, được tính bằng công thức sau: 

TIÊU CHUẨN QUY ĐỊNH

Bởi vì sóng hài có thể ảnh hưởng đến các thiết bị khác trong hệ thống điện, nhiều tiêu chuẩn đã được đưa ra để đánh giá mức độ nghiêm trọng của sóng hài. Một trong các tiêu chuẩn này là chuẩn IEEE 519 của Viện Kĩ Thuật Điện – Điện Tử, Hoa Kì. Chuẩn IEEE 519 căn cứ vào mức độ nhạy cảm của các thiết bị trong một hệ thống điện làm ngưỡng quy định mức sóng hài áp tối đa được cho phép. Do đó, chuẩn IEEE 519 đưa ra các ngưỡng sóng hài khác nhau cho các hệ thống điện khác nhau.

Phân ngành Độ méo hài THD (%)

– Hàng Không, Bệnh Viện- Viễn Thông 3%

– Tòa nhà văn phòng- Trường học 5%

– Nhà máy công nghiệp 10%

Quy định của chuẩn IEEE 519 cho một số ứng dụng.

Tác hại của sóng hài bậc cao

Khi tìm hiểu về sóng hài là gì, bạn chắc chắn cũng biết chúng mang đến nhiều tác hại cho các thiết bị điện, hệ thống lưới điện. Dưới đây là một số những tác hại của sóng hài.