Trong bối cảnh phát triển nhanh chóng của công nghệ năng lượng tái tạo và xe điện, Bộ sạc biến tần hai chiều , với tư cách là thiết bị kết nối chính giữa nguồn điện và tải, đã và đang mở rộng phạm vi ứng dụng. Tuy nhiên, các vấn đề hài hòa đi kèm ngày càng trở nên nổi bật, đặt ra những thách thức không nhỏ đối với sự ổn định của hệ thống điện và độ tin cậy của thiết bị.
Tác động của sóng hài tới thiết bị điện
Thiết bị quá nóng
Sự tồn tại của sóng hài sẽ làm tăng giá trị hiệu dụng của dòng điện, từ đó sẽ gây ra hiện tượng quá nhiệt cho thiết bị. Đặc biệt trong các thiết bị quan trọng như máy biến áp và động cơ điện, lượng sóng hài có thể tạo ra thêm nhiệt bên trong thiết bị. Lượng nhiệt tăng thêm này không chỉ làm giảm hiệu suất hoạt động của động cơ mà còn có thể khiến lớp cách điện xuống cấp, rút ngắn tuổi thọ của thiết bị.
Tăng tổn thất điện năng
Sóng hài gây ra việc truyền năng lượng không hiệu quả và làm tăng mức tiêu thụ năng lượng chung của hệ thống. Cụ thể, dòng điện bổ sung do sóng hài gây ra làm tăng nhiệt do dây dẫn và máy biến áp tạo ra, gây thêm tổn thất năng lượng. Điều này không chỉ làm giảm hiệu suất tổng thể của hệ thống mà còn có thể dẫn đến hóa đơn tiền điện cao hơn. Đối với người sử dụng công nghiệp, tổn thất do sóng hài gây ra có thể chiếm một phần hóa đơn tiền điện của họ, ảnh hưởng trực tiếp đến lợi ích kinh tế của doanh nghiệp.
Sự cố thiết bị điện
Sóng hài cao hơn có thể gây ra trục trặc trong thiết bị điện, đặc biệt là động cơ và máy biến áp. Sóng hài có thể gây ra rung động và tiếng ồn trong thiết bị, làm tăng độ mài mòn cơ học và cuối cùng có thể dẫn đến hỏng hóc thiết bị sớm. Ví dụ, dạng sóng hiện tại bị biến dạng do sóng hài gây ra có thể gây ra dao động mô-men xoắn trong động cơ, ảnh hưởng đến hoạt động bình thường của động cơ và thậm chí khiến thiết bị ngừng hoạt động.
Tuổi thọ pin bị rút ngắn
Trong bộ sạc biến tần hai chiều, hệ thống quản lý pin (BMS) cần xử lý sóng hài trong quá trình sạc và xả. Nếu mức hài hòa quá cao có thể khiến quá trình sạc và xả của pin không ổn định, ảnh hưởng đến tuổi thọ và hiệu suất của pin. Khi làm việc trong môi trường có sóng hài cao, pin có thể bị sạc quá mức hoặc xả quá mức, khiến dung lượng pin bị suy giảm nhanh hơn.
Ảnh hưởng đến hệ thống điều khiển thiết bị
Sự hiện diện của sóng hài có thể gây trở ngại cho hệ thống điều khiển của thiết bị, dẫn đến chiến lược điều khiển không thành công. Ví dụ, trong hệ thống truyền động động cơ, bộ điều khiển cần theo dõi dạng sóng dòng điện và điện áp theo thời gian thực. Sự hiện diện của sóng hài sẽ khiến bộ điều khiển không thể đánh giá chính xác trạng thái làm việc của thiết bị, từ đó ảnh hưởng đến tốc độ phản hồi và độ chính xác của thiết bị.
Các chiến lược đối phó với sóng hài
Để giải quyết hiệu quả các vấn đề hài hòa trong bộ sạc biến tần hai chiều, các ngành và công ty liên quan có thể thực hiện các biện pháp sau:
Giám sát và phân tích hài hòa
Thường xuyên tiến hành giám sát sóng hài trên hệ thống để xác định kịp thời các nguồn sóng hài và mức độ của chúng để có thể thực hiện các biện pháp kiểm soát có mục tiêu. Máy phân tích sóng hài có thể được sử dụng để theo dõi dạng sóng dòng điện và điện áp trong thời gian thực cũng như xác định tần số và biên độ của sóng hài.
Áp dụng bộ lọc hài hòa
Sử dụng các bộ lọc sóng hài thụ động hoặc chủ động có thể làm giảm tác động của sóng hài một cách hiệu quả và cải thiện chất lượng điện năng. Bộ lọc thụ động được thiết kế thành các mạch cộng hưởng bằng cách kết nối song song các tụ điện và cuộn cảm, có thể triệt tiêu sóng hài ở các tần số cụ thể. Bộ lọc hoạt động giám sát dạng sóng hiện tại trong thời gian thực và tạo ra dạng sóng hiện tại ngược với sóng hài, từ đó loại bỏ các thành phần sóng hài một cách hiệu quả.
