فيلتر اكتيو چيست؟

فيلتر اكتيو چيست؟

براي شناخت فيلتر اكتيو بايد بدانيم نقش فيلتر در مدارات برقي چيست؟

وقتي در يك مدار فيلتر وجود داشته باشد، سيگنال هاي غير مرتبط حذف مي شوند و تنها سيگنال هاي مورد نياز دريافت مي شود. مي توان گفت فيلتر شبكه اي دو پورتي است كه در يك باند فركانسي ويژه باعث جريان سيگنال مي شود. در طراحي فيلتر اكتيو از كامپونت هاي فعال مانند تقويت كننده ها استفاده مي شود. معمولا در اين نوع فيلتر ها سيگنال ورودي را تقويت مي كنند كه دامنه سيگنال خروجي از سيگنال ورودي بيشتر مي شود. مي توان گفت تفاوت فيلتر هاي اكتيو با پسيو در ارتباط با تقويت سيگنال مي باشد. از معايب فيلتر هاي پسيو مي توان به دامنه سيگنال خروجي اشاره كرد كه از سيگنال ورودي كمتر مي باشد و مدار ضعيف مي شود. براي حل اين مشكل از تقويت سيگنال به وسيله فيلتر هاي اكتيو به كار گرفته مي شود. از قابليت هاي ديگر فيلتر اكتيو مي توان به تغير پاسخ فركانسي و پهناي باند به باريك يا پهن اشاره كرد.

در حال حاضر با استفاده روزافزون تجهيزات الكترونيكي و پردازش گرهاي كامپيوتر به علت مسائل اقتصادي، چگونگي توان از اهميت ويژه اي برخوردار مي باشد. به اين ترتيب هر چه اختلالي در شكل موج ولتاژ و يا جريان ايجاد شود به نحوي كه در عملكرد تجهيزات اختلال ايجاد كند تحت عنوان اشكال در كيفيت توان معرفي مي شود. از آثار منفي اشكالات ناشي از بار غير خطي به وسيله فيلتر اكتيو موازي شامل تركيدن خازن، هدر رفت انرژي زياد در ساير قطعات مانند كابل، سيم ، ترانس و موتورها مي توان نام برد.

عملكرد فيلتر هاي اكتيو يا پسيو چيست؟

به وسيله فيلترهاي پسيو يا اكتيو مشكل هارمونيك را حذف يا كاهش مي دهند تا از اين طريق از اتلاف انرژي و كاهش عمر مفيد لوازم الكترونيكي جلوگيري شود. بنابراين با بهره وري انرژي و افزايش عمر دستگاه براي اصلاح الگوي مصرف مي باشد. مشكلات ناشي از فيلتر پسيو شامل اندازه بزرگ، هزينه زياد، وزن بالا، ثابت بودن جبران سازي و مشكلات رزونانس فيلترها به وسيله فيلترها راه حل مناسب الكترونيك قدرت يا فيلتر اكتيو مي باشد.

فيلتر هاي قدرت اكتيو:

اصولا فيلتر هاي قدرت در تجهيزات قدرت، باعث حذف هارمونيك مي شوند. بايد دانست كه فيلترهاي قدرت قادرند هارمونيك هاي بالا و پايين را در دستگاه هاي قدرت حذف كنند. فيلتر هاي قدرت پسيو تركيبي از خازن، سلف و مقاومت مي باشند. به اين ترتيب به توان خارجي يا المان فعال مانند ترانزيستور احتياج ندارند. پس وجود اين اختلاف موجب مي شود كه فيلترها ي فعال بتوانند هارمونيك را حذف نمايد و با اعمال توان به همراه فازمعكوس در سيگنال مشابه هارمونيك ها را خنثي نمايد.

از محاسن اين تكنيك وقفي مي توان به تخمين دقيق دامنه، فركانس و فاز مولفه اصلي سيگنال اشاره كرد. همچنين از اين روش براي جبران اعوجاج  جريان پايه  مانند هارمونيك هاي جريان، توان راكتيو وجريان زمين مورد استفاده قرار مي گيرد. همچنين اين فيلتر ها جهت اعوجاج ولتاژ  مثل هارمونيك، فليكر، كاهش با اضافه ولتاژ و نامتعادلي ولتاژ به كار گرفته مي شود. معمولا مدار قدرت فيلتر اكتيو داراي خازن DC ، اينورتر و سلف مي باشد. خازن منبع تغذيه انرژي فيلتر اكتيو مي باشد. اينورتر براي تعيين تبادل انرژي با توجه به مدل كليد زني انجام وظيفه مي كند. همچنين مبدل انرژي DC خازن به انرژي AC شبكه و عكس آن مي باشد كه از طريق سلف به شبكه متصل مي شود. اين سيستم براي ساير سيستم ها و شبكه هاي سه فاز نيز مورد استفاده قرار مي گيرد. گاهي اوقات پياده سازي فيلتر هاي اكتيو ۳ فاز به وسيله سه مبدل تك فاز كه جايگزين مبدل سه فازمي باشند. به اين ترتيب براي جبران توان راكتيو سه فاز لحظه اي بدون وجود عناصر ذخيره كننده انرژي مي بايد در حالت استفاده از VSC از يك خازن dc و در حالت استفاده از CSC از يك سلف  dc و با سه مبدل تك فاز به شكل موازي با خازن يا سلف مورد استفاده قرار بگيرد. به دليل وقفي بودن اين روش مي توان سيستم را با تغييرات پارامترهاي محيط هماهنگ ساخت و به اين ترتيب كنترل و بهينه سازي نمود.

جريان هاي هارمونيكي چگونه ايجاد مي شوند؟

اغلب جريانات هارمونيكي به دليل عواملي مانند: بارهاي غير خطي و ولتاژ هاي هارمونيكي در سيستم قدرت ايجاد مي شوند.

 فيلتر هاي اكتيو موازي  داراي دو قطعه اصلي و جداگانه مي باشند كه شامل:

مبدل  پردازش توان(PWM) : وظيفه پردازش توان در جهت سنتز كردن جريان جبران كننده مي باشد كه بايد از سيستم قدرت خارج شود.

پردازش سيگنال يا كنترل كننده فيلتر اكتيو:  براي تعيين زمان حقيقي جريان مرجع كننده لحظه اي مي باشد. اين جريان مرجع به شكل پيوسته به سمت مبدل PWM جاري مي شود. در واقع اين ساختار از يك مبدل تغذيه شده با ولتاژ و كنترل كننده جريان PWM و همچنين يك كنترل كننده فيلتر اكتيو است كه الگوريتم هدايت كننده لحظه اي را به شكل تقريبي ايجاد مي كند.

فايده فيلتر اكتيو موازي چيست؟

در اغلب مراكز پست، نيروگاه ها، كارخانه جات و براي ups ها، مبدل هاي فركانسي و يكسو كننده ها بيان مي شوند كه از مهمترين آن ها ضريب توان جريان كشيده شده از شبكه بايد در حالت بار نامي مقارن با يك و يا با ضريب خطاي در حدود يك در صد به يك نزديك باشد.

 فيلتر اكتيو فيلتر پايين گذر:

مانند فيلتر هاي مدل پسيو، يك فيلتر اكتيو پايين گذر مرتبه اول را به سهولت به يك فيلتر اكتيو پايين گذر مرتبه دو تبديل نمود. براي اين منظور بايد يك شبكه RC ديگر در مسير ورودي به مدار افزوده شود. البته دو فيلتر اكتيو از جهاتي با يكديگر شباهت دارند و در برخي موارد با هم متفاوت هستند. در فيلتر اكتيو پايين مرتبه دو باند ايستايي و رول آف دو برابرفيلتر اكتيو پايين گذر مرتبه اول مي باشد

(رول آف به معناي يك فيلتر است كه از ضعيف شدن تدريجي معين دامنه خروجي با تغيير فركانس ايجاد مي شود.) مي توان گفت مراحل فيلتر پايين گذر اكتيو مرتبه دوم كاملا شبيه مراحل طراحي يك فيلتر اكتيو پايين گذر مرتبه اول مي باشد.

فيلتر اكتيو پايين گذر مرتبه دو، شامل دو قطب مي باشد. اين نوع فيلتر ها اهميت زيادي دارند زيرا فيلتر هاي مراتب بالا را به وسيله آن ها توليد مي شود. به كمك اتصال آبشاري فيلتر هاي مرتبه اول و دوم با يكديگر، مي توانيم فيلتر هايي با هر مرتبه و با هر عدد كه شامل اعداد زوج يا فرد باشند ايجاد كنيم

 روش هاي كنترل جريان:

معمولا كنترل جريان را به دو گروه خطي و غير خطي  دسته بندي مي كنند.

تجهيزاتي مانند كامپيوترها، پردازنده ها و تجهيزات الكترونيك همگي مشخصه هاي غير خطي دارند و به همين علت جريان غيرسينوسي از شبكه مي كشند. اغلب در سيستم هاي سه فاز كه داراي ۴ رشته سيم مي باشند بارهاي نامتعادل، جريان توالي منفي و صفر ايجاد مي كنند.

جريان هاي پشت سر هم منفي باعث ايجاد بار منفي و گرم شدن بيش از حد روتور، اشباع ترانسفورماتورها و ريپل در خروجي يكسو كننده ها مي شود. بالا رفتن هر يك از مولفه ها باعث ناپايداري ژنراتور مي شوند

مطالب مرتبط:

• فوتوسل چيست و جه كاربردي دارد؟
• محافظ ولتاژ برق لوازم برقي ساختمان
• آشنايي با درگاه پورت USB