कल्पना कीजिए कि उच्चतम दक्षता के लिए डिज़ाइन किए गए परिष्कृत कारखाने के उपकरण, फिर भी अक्सर बिजली प्रणालियों में छिपे एक अदृश्य खतरे के कारण विफल हो जाते हैं।यह परिदृश्य काल्पनिक नहीं है बल्कि कई औद्योगिक उद्यमों के सामने एक वास्तविक चुनौती हैजैसे-जैसे बिजली की गुणवत्ता के मानकों को और अधिक सख्त किया जाता है और उच्च परिशुद्धता वाले उपकरणों की मांग बढ़ जाती है, सही सामंजस्य शमन समाधान का चयन महत्वपूर्ण हो जाता है।इस लेख में तकनीकी विशेषताओं की जांच की गई है, सक्रिय हार्मोनिक फिल्टर (एएचएफ) की तुलना में निष्क्रिय हार्मोनिक फिल्टर (पीएचएफ) के फायदे और सीमाएं, स्थिर निर्माण के लिए निर्णय लेने का मार्गदर्शन करने के लिए वास्तविक दुनिया के केस अध्ययनों से पूरक,विश्वसनीय बिजली प्रणाली.
पावर इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के व्यापक उपयोग ने विद्युत ग्रिड में हार्मोनिक प्रदूषण में काफी वृद्धि की है। हार्मोनिक बिजली की गुणवत्ता को खराब करते हैं, जिससे उपकरण अधिक गर्म हो जाते हैं, दक्षता कम हो जाती है,सुरक्षा यंत्रों का झूठा ट्रिगर, और यहां तक कि समग्र प्रणाली स्थिरता के लिए खतरा है। नतीजतन, आधुनिक औद्योगिक संचालन के लिए सामंजस्यपूर्ण शमन आवश्यक हो गया है।इष्टतम दृष्टिकोण का चयन उद्यमों के लिए एक महत्वपूर्ण चुनौती है.
सक्रिय हार्मोनिक फिल्टर गतिशील रूप से हार्मोनिक का मुकाबला करने के लिए शक्ति इलेक्ट्रॉनिक्स प्रौद्योगिकी का उपयोग करते हैं। वास्तविक समय में लगातार हार्मोनिक धाराओं की निगरानी करके,एएचएफ समान परिमाण के लेकिन विपरीत चरण के प्रतिपूर्ति करंट उत्पन्न करते हैं, प्रभावी रूप से हार्मोनिक विरूपण को बेअसर कर रहा है। यह सक्रिय दृष्टिकोण एएचएफ को लोड परिवर्तनों के अनुकूल होने और हार्मोनिक आवृत्तियों के व्यापक स्पेक्ट्रम को दबाने में सक्षम बनाता है। हालांकि, एएचएफ की सीमाएं हैं,स्थिर बाहरी बिजली आपूर्ति पर निर्भरता सहित, अंतर्निहित ऊर्जा हानि, और उच्च कुल सामंजस्य विकृति वोल्टेज (THDv) वातावरण में संभावित प्रदर्शन गिरावट।
एएचएफ की मुख्य कार्यक्षमता सक्रिय रूप से प्रतिपूर्ति करंट उत्पन्न करने की उनकी क्षमता में निहित है। वर्तमान ट्रांसफार्मर सामंजस्यपूर्ण धाराओं की निगरानी करते हैं,जबकि आंतरिक नियंत्रण सर्किट आवश्यक मुआवजे की गणनाइन्वर्टरों के बाद डीसी शक्ति को एसी प्रतिपूर्ति करंट में परिवर्तित किया जाता है, जो उन्हें ग्रिड में इनजेक्ट करके हार्मोनिक्स को रद्द कर देता है।यह गतिशील मुआवजा एएचएफ को विभिन्न भारों और कई सामंजस्यीय आवृत्तियों में प्रभावशीलता बनाए रखने की अनुमति देता है.
एएचएफ की प्रमुख विशेषताओं में शामिल हैंः
- गतिशील मुआवजाःलोड परिवर्तनों के लिए वास्तविक समय समायोजन संगत सामंजस्य दमन बनाए रखता है।
- व्यापक स्पेक्ट्रम शमनःएक साथ कई हार्मोनिक आवृत्तियों का दमन।
- प्रोग्राम करने की क्षमताःविभिन्न अनुप्रयोगों के लिए अनुकूलन योग्य पैरामीटर और कार्य।
- कॉम्पैक्ट डिजाइनःनिष्क्रिय फिल्टरों की तुलना में कम पदचिह्न स्थापना को सरल बनाता है।
लाभः
- भारी भार उतार-चढ़ाव वाले वातावरण में बेहतर प्रदर्शन
- कई हार्मोनिक आवृत्तियों का व्यापक शमन
- सॉफ्टवेयर समायोजन के माध्यम से लचीला विन्यास
- अंतरिक्ष-कुशल स्थापना
सीमाएँ:
- निष्क्रिय समाधानों की तुलना में अधिक प्रारंभिक निवेश
- परिचालन ऊर्जा खपत (आदर्श परिस्थितियों में आम तौर पर 3%, मांग वाले वातावरण में संभावित रूप से अधिक)
- उचित कार्य के लिए स्थिर बिजली आपूर्ति पर निर्भरता
- उच्च THDv वातावरण में प्रदर्शन में गिरावट (अक्सर 10% THDv से ऊपर की सिफारिश नहीं की जाती)
- ऑपरेशन के दौरान माध्यमिक हार्मोनिक के संभावित उत्पादन
- डाउनस्ट्रीम हार्मोनिक स्रोतों के खिलाफ सीमित प्रभावशीलता
एएचएफ निम्नलिखित में उत्कृष्ट हैंः
- केंद्रित हार्मोनिक स्रोतों और चर भारों वाली सुविधाएं (जैसे, डेटा केंद्र, सटीक विनिर्माण)
- असाधारण शक्ति गुणवत्ता की मांग करने वाले वातावरण (जैसे, अर्धचालक निर्माण, चिकित्सा सुविधाएं)
- ग्रिड से जुड़े नवीकरणीय ऊर्जा संयंत्रों को सख्त सामंजस्य अनुपालन की आवश्यकता होती है
निष्क्रिय हार्मोनिक फ़िल्टर निष्क्रिय घटकों (इंडक्टर, कैपेसिटर, प्रतिरोधक) का उपयोग विशिष्ट हार्मोनिक आवृत्तियों को अवशोषित करने वाले अनुनाद सर्किट बनाने के लिए करते हैं।,हालांकि, उन्हें विशिष्ट भारों के लिए कस्टम डिजाइन की आवश्यकता होती है और सक्रिय समाधानों की तुलना में लोड परिवर्तनों के लिए कम अनुकूलनशीलता प्रदर्शित करते हैं।
पीएचएफ एलसी अनुनाद सर्किट का लाभ उठाते हैं जो लक्षित हार्मोनिक आवृत्तियों पर कम प्रतिबाधा प्रस्तुत करते हैं, प्रभावी रूप से उन घटकों को अवशोषित करते हैं।विशिष्ट विन्यास में विभिन्न हार्मोनिक्स के लिए कई अनुनाद शाखाएं शामिल हैं (ईउदाहरण के लिए, 5वीं, 7वीं, 11वीं और 13वीं हार्मोनीक) ।
मुख्य PHF विशेषताओं में शामिल हैंः
- विशिष्ट हार्मोनिक आवृत्तियों का प्रभावी अवशोषण
- एकीकृत शक्ति कारक सुधार क्षमता
- कम लागत के साथ सरल निर्माण
- न्यूनतम रखरखाव के साथ विश्वसनीय संचालन
लाभः
- कम आरंभिक निवेश
- न्यूनतम रखरखाव के साथ सिद्ध विश्वसनीयता
- एक साथ पावर फैक्टर में सुधार
- प्रभावी डाउनस्ट्रीम हार्मोनिक अवशोषण
- ऊर्जा भंडारण क्षमता जो वोल्टेज उतार-चढ़ाव को स्थिर करती है
सीमाएँ:
- विशिष्ट हार्मोनिक प्रोफाइल के लिए कस्टम डिजाइन की आवश्यकता होती है
- भार परिवर्तन के प्रति प्रदर्शन संवेदनशीलता
- बड़ा भौतिक पदचिह्न
- यदि अनुचित रूप से डिज़ाइन किया गया हो तो संभावित अनुनाद समस्याएं
पीएचएफ निम्नलिखित में सर्वश्रेष्ठ प्रदर्शन करते हैंः
- स्थिर हार्मोनिक स्रोतों और लगातार भारों वाले वातावरण (जैसे, बड़े परिवर्तनीय आवृत्ति ड्राइव, रेक्टिफायर)
- अनुप्रयोगों में सामंजस्यपूर्ण शमन और शक्ति कारक सुधार की आवश्यकता होती है
- लागत-संवेदनशील संयंत्र
एक ऑटोमोबाइल प्लांट में थाइरिस्टोर-नियंत्रित हीटिंग उपकरण था, जिसमें स्टैटकॉम के साथ एएचएफ को हार्मोनिक शमन और प्रतिक्रियाशील शक्ति मुआवजे के लिए शुरू में तैनात किया गया था।अतिरिक्त हार्मोनिक उत्पन्न करने से वोल्टेज असंतुलन और उपकरण यात्राओं का कारणपीएचएफ पर स्विच करने के बाद, संयंत्र ने सामंजस्य संबंधी मुद्दों को सफलतापूर्वक हल किया और उत्पादन दक्षता में सुधार किया।
उपभोक्ता वस्तुओं की पैकेजिंग सुविधा में परिवर्तनीय आवृत्ति ड्राइव उपकरण का उपयोग करते हुए एएचएफ स्थापित किए गए थे, लेकिन अक्सर ड्राइव और इलेक्ट्रॉनिक घटक विफलता का अनुभव जारी रहा।विश्लेषण से पता चला कि एएचएफ ने स्वतंत्र पैकेजिंग मशीनरी के साथ काम करते समय प्रतिध्वनित परिस्थितियां बनाईंकेवल जब रैखिक भार (निरंतर गति वाले प्रेरण मोटर्स) की शुरूआत की गई तो एएचएफ ठीक से काम करने लगे।
एएचएफ और पीएचएफ के बीच चयन करने के लिए निम्नलिखित बातों पर सावधानीपूर्वक विचार करना आवश्यक हैः
- हार्मोनिक स्रोत विशेषताएं (प्रकार, आवृत्तियाँ, परिमाण)
- भार प्रोफाइल (परिवर्तनीयता, शक्ति गुणवत्ता आवश्यकताएं)
- ग्रिड पैरामीटर (प्रतिबाधा, वोल्टेज स्तर, शॉर्ट सर्किट क्षमता)
- बजट की बाधाएं (शुरूआती और परिचालन लागत)
- भौतिक स्थान की उपलब्धता
आम तौर पर, पीएचएफ स्थिर हार्मोनिक वातावरण के लिए उपयुक्त होते हैं, जबकि एएचएफ केंद्रित हार्मोनिक स्रोतों और महत्वपूर्ण भार भिन्नताओं के साथ अनुप्रयोगों को बेहतर सेवा देते हैं।उच्च सामंजस्य विकृतियों के परिदृश्यों मेंपीएचएफ अक्सर अधिक विश्वसनीय साबित होते हैं। दोनों प्रौद्योगिकियों को जोड़ने वाले हाइब्रिड समाधान इष्टतम प्रदर्शन के लिए उनकी संबंधित ताकतों का लाभ उठा सकते हैं।
बिजली की गुणवत्ता और प्रणाली की विश्वसनीयता सुनिश्चित करने के लिए प्रभावी हार्मोनिक शमन महत्वपूर्ण है। एएचएफ और पीएचएफ दोनों विभिन्न परिचालन संदर्भों के लिए विशिष्ट लाभ प्रदान करते हैं।उद्यमों को सबसे उपयुक्त समाधान लागू करने के लिए अपनी विशिष्ट आवश्यकताओं का गहन मूल्यांकन करना चाहिएउचित सामंजस्य प्रबंधन उपकरण के प्रदर्शन को बढ़ाता है, ऊर्जा की बर्बादी को कम करता है और अंततः उत्पादन दक्षता में सुधार करता है।
पावर इलेक्ट्रॉनिक्स में भविष्य के विकास, जिसमें व्यापक बैंडगैप अर्धचालक उपकरण और बुद्धिमान नियंत्रण एल्गोरिदम शामिल हैं, अधिक उन्नत सामंजस्य शमन प्रौद्योगिकियों का वादा करते हैं।ये नवाचार स्मार्ट बिल्डिंग के लिए अतिरिक्त विकल्प प्रदान करेंगे, अधिक कुशल बिजली प्रणाली।