فیلترهای برق صنعتی برای حل مسائل مختلف کیفیت توان، نویز الکترومغناطیسی و خروجی PWM اینورتر استفاده می‌شوند. اصطلاح «فیلتر اینورتر» یک محصول واحد را توصیف نمی‌کند و می‌تواند به EMC Filter در ورودی، Passive Harmonic Filter، Active Harmonic Filter، dV/dt Filter یا Sine-Wave Filter در خروجی اشاره داشته باشد.
تفاوت این تجهیزات بسیار مهم است. فیلتر EMC برای محدود کردن تداخل الکترومغناطیسی طراحی می‌شود، Harmonic Filter شکل جریان شبکه را بهبود می‌دهد و فیلترهای خروجی مانند dV/dt و Sine Filter روی Pulseهای خروجی اینورتر و تنش واردشده به موتور اثر دارند. بنابراین پیش از خرید باید مشخص شود دقیقاً چه مشکلی قرار است برطرف شود.
انواع فیلتر اینورتر و برق صنعتی
| نوع فیلتر |
محل معمول نصب |
کاربرد اصلی |
| EMC / EMI / RFI Filter |
ورودی VFD |
کاهش نویز و Conducted Emission |
| Passive Harmonic Filter |
سمت شبکه |
کاهش Harmonic Current ایجادشده توسط Load |
| Active Harmonic Filter |
به‌صورت Parallel با شبکه |
تولید جریان جبرانی برای کاهش هارمونیک |
| dV/dt Filter |
بین VFD و Motor |
کاهش شیب Pulse و Peak Voltage |
| Sine-Wave Filter |
بین VFD و Motor |
تبدیل خروجی PWM به موج نزدیک‌تر به سینوسی |
فیلتر EMC و EMI اینورتر چیست؟
VFD به دلیل Switching سریع Semiconductorها می‌تواند نویز فرکانس بالا ایجاد کند. بخشی از این نویز از طریق کابل ورودی به شبکه منتقل می‌شود و Conducted Emission ایجاد می‌کند. EMC یا EMI Filter برای کاهش این مؤلفه‌ها استفاده می‌شود.
بعضی اینورترها فیلتر EMC داخلی دارند و در بعضی مدل‌ها باید External Filter نصب شود. حتی وجود فیلتر داخلی نیز به معنی رعایت هر سطح EMC با هر طول کابلی نیست. کلاس محیط، کابل Shielded، طول کابل و روش نصب روی نتیجه اثر دارند.
برای مثال در بعضی Altivarها فیلتر ورودی EMC داخلی وجود دارد و Schneider برای دستیابی به محدودیت‌های سخت‌گیرانه‌تر یا Cable Length بیشتر، Additional EMC Filter نیز ارائه می‌کند.
نکته مهم:
EMC Filter و Line Reactor یک تجهیز نیستند. Line Reactor بیشتر روی شکل Current و Harmonicهای پایین‌تر اثر دارد، اما EMC Filter برای کاهش نویز Conducted در محدوده فرکانسی بالاتر طراحی می‌شود.
فیلتر هارمونیک چیست؟
Loadهای غیرخطی مانند VFD، UPS و Rectifier جریان غیرسینوسی از شبکه دریافت می‌کنند. این Current شامل Harmonicهایی در چند برابر فرکانس اصلی شبکه است و می‌تواند باعث افزایش تلفات، گرم شدن تجهیزات و Distortion شود.
Harmonic Filter برای کاهش این اعوجاج طراحی می‌شود. این تجهیز می‌تواند Passive یا Active باشد. انتخاب آن باید بر اساس Harmonic Spectrum، میزان THDi، توان Load، Impedance شبکه و هدف پروژه انجام شود.
فیلتر هارمونیک پسیو
Passive Harmonic Filter از اجزای Passive مانند Reactor و Capacitor استفاده می‌کند و برای کاهش محدوده مشخصی از Harmonic Current طراحی می‌شود. عملکرد آن به مشخصات شبکه و Load وابسته است.
در خانواده فعلی GDL شرکت INVT، Passive Harmonic Filter با حرف H از DC Reactor، Input Reactor، Output Reactor، dV/dt Filter و Sine Filter تفکیک شده است. در همین خانواده عملکرد Filter هارمونیک با درصد Harmonic Current Distortion مشخص می‌شود.
فیلتر هارمونیک اکتیو
Active Harmonic Filter یا AHF جریان شبکه را اندازه‌گیری کرده و جریان جبرانی با Harmonicهای معکوس تولید می‌کند. به این ترتیب بخشی از Harmonic Current Load در نقطه اتصال خنثی می‌شود.
سیستم‌های جدید می‌توانند علاوه بر Harmonic Compensation، Reactive Power و Load Unbalance را نیز جبران کنند. این ساختار نسبت به Passive Filter انعطاف بیشتری در شبکه‌هایی با Load متغیر دارد.
TDK در PQSine S فعلی، جبران Harmonic تا مرتبه 50، جبران Dynamic توان راکتیو و Load Balancing را ارائه می‌کند. Schneider نیز خانواده Active Harmonic Filter برای کاربردهای صنعتی و Heavy Duty دارد.
فیلتر dV/dt اینورتر چیست؟
خروجی VFD توسط PWM و Switching سریع IGBT ساخته می‌شود. لبه‌های بسیار سریع Voltage می‌توانند dv/dt بالایی ایجاد کنند. همراه شدن این پدیده با کابل بلند، انعکاس موج و Peak Voltage می‌تواند عایق Motor را تحت تنش قرار دهد.
dV/dt Filter شیب Voltage Pulse را کاهش می‌دهد و Peak Voltage واردشده به Motor را محدود می‌کند. این Filter نسبت به یک Output Reactor ساده Filtering بیشتری ایجاد می‌کند، اما خروجی را مانند Sine Filter کاملاً صاف نمی‌کند.
فیلتر سینوسی یا Sine-Wave Filter
Sine-Wave Filter یکی از کامل‌ترین Filterهای سمت خروجی VFD است و High-Frequency Componentهای PWM را تا حد زیادی حذف می‌کند تا Voltage روی Motor به موج سینوسی نزدیک‌تر شود.
این Filter می‌تواند در کاربردهایی با Cable بسیار بلند، موتورهای حساس‌تر یا شرایطی که کاهش Motor Noise و تنش عایقی اهمیت دارد استفاده شود. انتخاب آن باید با Voltage، Current، Output Frequency و Switching Frequency اینورتر هماهنگ باشد.
Schneider نیز Sine Filter را سطح بالاتری از Motor Protection نسبت به Load Reactor و dV/dt Filter معرفی می‌کند و هدف آن را نزدیک کردن PWM Output به شکل موج AC سینوسی می‌داند.
تفاوت Output Reactor، dV/dt و Sine Filter
| تجهیز |
میزان Conditioning خروجی |
کاربرد کلی |
| Output Reactor |
پایه |
افزایش Inductance و کاهش نسبی تنش PWM |
| dV/dt Filter |
متوسط تا زیاد |
کاهش بیشتر dv/dt و Voltage Spike |
| Sine Filter |
زیاد |
خروجی نزدیک‌تر به موج سینوسی |
طول کابل موتور و انتخاب فیلتر
Cable Length یکی از عوامل مهم در انتخاب تجهیزات خروجی VFD است. با افزایش طول کابل، Capacitance کابل و اثر Reflection بیشتر می‌شوند و Motor Terminal می‌تواند Peak Voltage بالاتری تجربه کند.
یک عدد ثابت مانند 50m یا 100m برای تمام اینورترها قابل استفاده نیست. Voltage Class، Shielded بودن کابل، نوع Motor، Carrier Frequency و Series VFD روی محدودیت طول اثر دارند.
INVT در GDL Filter Option برای Reactor، dV/dt و Sine Filter گزینه‌های جداگانه در نظر گرفته است. بنابراین برای انتخاب دقیق بهتر است Cable-Length Table همان Series و Filter استفاده شود.
آیا فیلتر هارمونیک با فیلتر EMC یکسان است؟
خیر. Harmonic Filter معمولاً برای اعوجاج Current در فرکانس‌های چند برابر Frequency اصلی شبکه استفاده می‌شود. EMC Filter روی نویز Conducted با Frequency بسیار بالاتر تمرکز دارد.
ممکن است یک پروژه هم‌زمان به هر دو نیاز داشته باشد. برای مثال یک مجموعه دارای تعداد زیادی VFD می‌تواند هم مسئله THDi شبکه و هم Conducted EMC Emission داشته باشد.
فیلتر هارمونیک و بانک خازنی
در بانک خازنی، واژه Harmonic Filter گاهی برای ترکیب Reactor و Capacitor نیز استفاده می‌شود. در Detuned PFC، هدف اصلی جلوگیری از Resonance و کاهش ورود Harmonic Current به Capacitorها است.
این سیستم با Active Harmonic Filter یکسان نیست. AHF به‌صورت الکترونیکی Harmonic Current جبرانی تولید می‌کند، در حالی که Detuned Bank از رفتار LC برای کنترل Resonance و Harmonic Stress استفاده می‌کند.
راهنمای انتخاب فیلتر اینورتر
| معیار |
چه چیزی بررسی شود؟ |
علت اهمیت |
| هدف Filter |
EMC، Harmonic، dv/dt یا Sine |
جلوگیری از انتخاب نوع اشتباه |
| Voltage |
کلاس 230V، 400V، 480V، 690V یا مورد دیگر |
هماهنگی با Network و Drive |
| Current |
Current واقعی VFD یا Filter Compensation Current |
جلوگیری از Overload |
| Drive Model |
برند، Series و کد کامل |
بررسی Compatibility رسمی |
| Cable Length |
طول و نوع کابل Motor |
انتخاب dV/dt یا Sine Filter |
| Switching Frequency |
Carrier Frequency VFD |
محدودیت Thermal و Filter Design |
| Harmonics |
THDi و Harmonic Spectrum |
طراحی Passive یا Active Filter |
| EMC Target |
Environment و استاندارد موردنیاز |
انتخاب Filter و Cable صحیح |
Replacement فیلتر قدیمی
در جایگزینی Filter ابتدا نوع دقیق آن مشخص شود. یک EMC Filter، Passive Harmonic Filter و Sine Filter حتی اگر Voltage و Current مشابه داشته باشند، قابل جایگزینی با یکدیگر نیستند.
برای Filterهای VFD، Rated Current، Voltage، Switching Frequency، Output Frequency و Compatibility با Drive بررسی شوند. در Filterهای خروجی، طول کابل و Motor Rating نیز اهمیت دارند.
در Harmonic Filter باید نوع Passive یا Active، Compensation Current، Harmonic Order، تعداد Wire شبکه و CT Configuration نیز بررسی شوند. Active Filterهای صنعتی معمولاً بر اساس A فیلتر و نه صرفاً kW بار انتخاب می‌شوند.
چک‌لیست Replacement:
نوع Filter، Input یا Output بودن، Voltage، Current، Phase، Frequency، Drive Series، EMC Class، THDi، Harmonic Order، Carrier Frequency، Cable Length، Motor Current، CT، Enclosure، Terminal، Cooling و ابعاد بررسی شوند.
قیمت فیلتر اینورتر به چه عواملی بستگی دارد؟
قیمت فیلتر به نوع آن وابستگی زیادی دارد. EMC Filter سه فاز، Passive Harmonic Filter، dV/dt Filter و Sine Filter با وجود قرار گرفتن در یک گروه، ساختار و هزینه کاملاً متفاوتی دارند.
Current و Voltage بالاتر باعث افزایش اندازه اجزای قدرت می‌شوند. در Sine Filter و Passive Filter مقدار Inductance، Capacitor، Core و Cooling نیز روی ابعاد و قیمت اثر می‌گذارند.
Active Harmonic Filter یک سیستم الکترونیک قدرت کامل است و قیمت آن بیشتر با Compensation Current، Voltage، تعداد Wire، Enclosure و امکانات Control و Communication تعیین می‌شود.
برای خرید فیلتر چه اطلاعاتی لازم است؟
- نوع مشکل؛ EMC، Harmonic یا خروجی Motor
- نوع فیلتر موردنیاز
- تک فاز یا سه فاز بودن شبکه
- ولتاژ شبکه و VFD
- Current نامی
- برند و کد کامل اینورتر
- توان و Current موتور
- طول کابل موتور
- Shielded یا Unshielded بودن کابل
- Carrier Frequency
- THDi و Harmonic Spectrum برای فیلتر هارمونیک
- تعداد Wire شبکه؛ 3P3W یا 3P4W برای AHF
- هدف EMC یا استاندارد موردنیاز
- کد کامل Filter قبلی در پروژه Replacement
سوالات متداول فیلتر اینورتر
فیلتر اینورتر چه کاری انجام می‌دهد؟
بسته به نوع Filter می‌تواند نویز EMC، هارمونیک جریان، dv/dt یا مؤلفه‌های PWM خروجی اینورتر را کاهش دهد.
تفاوت فیلتر EMC و فیلتر هارمونیک چیست؟
EMC Filter عمدتاً نویز فرکانس بالا را کاهش می‌دهد. Harmonic Filter اعوجاج جریان در Harmonicهای فرکانس شبکه را هدف قرار می‌دهد.
تفاوت چوک خروجی و dV/dt Filter چیست؟
Output Reactor سطح پایه‌ای از Inductance ایجاد می‌کند. dV/dt Filter برای کاهش بیشتر شیب Pulse و Peak Voltage طراحی می‌شود.
فیلتر سینوسی چه تفاوتی با dV/dt دارد؟
Sine Filter High-Frequency PWM را بیشتر حذف کرده و موج خروجی را به Sine نزدیک‌تر می‌کند؛ dV/dt Filter بیشتر روی شیب و Peak Voltage تمرکز دارد.
آیا همه اینورترها به فیلتر EMC خارجی نیاز دارند؟
خیر. برخی VFDها Filter داخلی دارند. نیاز به Filter خارجی به Series، استاندارد EMC، محیط نصب و طول کابل بستگی دارد.
Passive و Active Harmonic Filter چه تفاوتی دارند؟
Passive Filter از اجزای L و C استفاده می‌کند. Active Filter جریان هارمونیکی را اندازه‌گیری کرده و به‌صورت الکترونیکی جریان جبرانی تولید می‌کند.
برای کابل موتور بلند کدام فیلتر مناسب است؟
بسته به طول کابل، Motor Insulation و Drive ممکن است Output Reactor، dV/dt Filter یا Sine Filter مناسب باشد. جدول سازنده باید بررسی شود.
آیا فیلتر هارمونیک همان Detuned Reactor بانک خازنی است؟
خیر. Detuned Reactor بخشی از بانک خازنی Detuned است. Harmonic Filter می‌تواند Passive یا Active باشد و طراحی متفاوتی داشته باشد.
برای جایگزینی فیلتر قدیمی چه مشخصاتی لازم است؟
نوع Filter، Voltage، Current، Drive، Frequency، Harmonic یا EMC Requirement، Cable Length و شرایط نصب باید با مدل جدید تطبیق داده شوند.
برای راهنمای خرید و دریافت قیمت فیلتر اینورتر با شماره 03191091031 تماس بگیرید.
هنوز نظری ثبت نشده است. اولین نفر باشید!