ฮาร์มอนิกคือสาเหตุที่สำคัญที่ทำให้คุณภาพของกำลังไฟฟ้าต่ำลงอย่างมากมาย โดยเฉพาะในภาคอุตสาหกรรมที่มีปริมาณการใช้กำลังไฟฟ้ามากกว่าผู้ใช้ไฟฟ้าภาคอื่น ๆ
วงจรกรองแบบแอกทีฟ (Active Filters)
อีกหนึ่งทางเลือกของการปรับปรุงคุณภาพไฟฟ้า
ผศ. ยุทธชัย ศิลปวิจารณ์
สาขาวิชาครุศาสตร์ไฟฟ้า คณะครุศาสตร์อุตสาหกรรม
มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลธัญบุรี, ysil72@hotmail.com
ฮาร์มอนิกกับคุณภาพกำลังไฟฟ้า
เป็นที่ยอมรับกันโดยทั่วไปว่าฮาร์มอนิกคือสาเหตุที่สำคัญที่ทำให้คุณภาพของกำลังไฟฟ้าต่ำลงอย่างมากมาย โดยเฉพาะในภาคอุตสาหกรรมที่มีปริมาณการใช้กำลังไฟฟ้ามากกว่าผู้ใช้ไฟฟ้าภาคอื่น ๆ และสาเหตุหนึ่งที่ทำให้เกิดฮาร์มอนิกขึ้นในระบบไฟฟ้าอย่างมากในปัจจุบันก็คือวงจรอิเล็กทรอนิกส์กำลัง
การพัฒนาในด้านอิเล็กทรอนิกส์กำลัง ซึ่งก็หมายถึงการพัฒนาในด้านสวิตช์สารกึ่งตัวนำกำลัง คือสาเหตุหลักที่ทำให้เกิดปัญหาเรื่องของฮาร์มอนิกที่อาจจะเรียกว่ามลภาวะทางฮาร์มอนิก (Harmonic Pollution) ในระบบไฟฟ้าแรงดันต่ำ เนื่องจากอุปกรณ์สวิตช์สารกึ่งตัวนำเป็นองค์ประกอบหลักที่ขาดไม่ได้ในวงจรอิเล็กทรอนิกส์กำลังที่ใช้งานทั้งในภาคอุตสาหกรรม, ภาคธุรกิจ หรือภาคครัวเรือน ตัวอย่างเช่น วงจรอินเวอร์เตอร์ที่ใช้ขับเคลื่อนมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ (Inverters, AC Drives), แหล่งจ่ายไฟแบบไม่หยุดชะงัก (UPSs), คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล (PCs), เครื่องเชื่อมไฟฟ้า (Electric Welders), โทรทัศน์, พรินเตอร์ เป็นต้น และวงจรเหล่านี้นี่เองที่เป็นตัวกำเนิดฮาร์มอนิกที่เรากำลังพูดถึงกันอยู่
รูปที่ 1 แสดงวงจรเรียงกระแสแบบเฟสเดียวที่มีตัวเก็บประจุสำหรับกรองแรงดัน วงจรนี้เป็นที่นิยมใช้กันโดยทั่วไปเนื่องจากความเรียบง่ายของวงจร, ความทนทานและมีต้นทุนต่ำ มันมักจะถูกใช้เป็นวงจรจ่ายไฟภาคต้นสำหรับเครื่องใช้ไฟฟ้าที่ใช้ไฟฟ้าเฟสเดียว เช่น คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล, เครื่องเชื่อมไฟฟ้า, โทรทัศน์, พรินเตอร์, บัลลาสต์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับหลอดไฟฟลูออเรสเซนต์ เป็นต้น
รูปที่ 1 วงจรเรียงกระแสแบบเฟสเดียวที่มีตัวเก็บประจุสำหรับกรองแรงดัน
เนื่องจากวงจรด้านออกของวงจรเรียงกระแสแบบเฟสเดียวที่มีตัวเก็บประจุสำหรับกรองแรงดันนี้ เป็นโหลดแบบไม่เป็นเชิงเส้น (Non-linear Loads) ดังนั้นกระแสไฟสลับด้านเข้าของวงจรก็จะไม่ใช่รูปไซน์ดังเช่นแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับด้านเข้า แต่จะกลายเป็นรูปพัลส์แคบ ๆ เนื่องจากการนำกระแสของไดโอดจะมีการนำกระแสเป็นบางช่วงและเป็นเวลาสั้น ๆ เท่านั้น (ช่วงที่แรงดันด้านเข้ามีค่าใกล้ค่ายอดของรูปไซน์) ดังรูปที่ 2
รูปที่ 2 แสดงกระแสและแรงดันด้านเข้าของวงจรเรียงกระแสเฟสเดียวที่มีตัวเก็บประจุสำหรับกรองแรงดัน
เมื่อใช้หลักการวิเคราะห์ด้วยทฤษฏี Fourier Transform จะพบว่ากระแสด้านเข้าของวงจรนี้จะประกอบไปด้วยฮาร์มอนิกอันดับคี่ที่มีค่าสูงเป็นจำนวนมาก บางครั้งอาจจะมีค่าเกินค่ากระแสหลักมูล (Fundamental Current) เลยทีเดียว ถึงแม้ว่าวงจรแบบนี้จะนิยมใช้กับวงจรที่มีกำลังต่ำก็ตาม ซึ่งดูผิวเผินว่าไม่น่าจะก่อให้เกิดปัญหากับระบบไฟฟ้าแรงต่ำหรือระบบจำหน่ายไฟฟ้าในภาพรวมมากนัก แต่อย่างไรก็แล้วแต่เนื่องจากมันเป็นวงจรที่ใช้กันในวงจรหรืออุปกรณ์ที่ใช้กับไฟฟ้าหนึ่งเฟสเกือบทั้งหมด ดังนั้นจำนวนของกระแสฮาร์มอนิกที่เกิดขึ้นก็อาจจะมีค่าสูงจนสามารถทำให้เกิดผลกระทบต่อระบบไฟฟ้าแรงต่ำได้ ดังตัวอย่างผลการวิเคราะห์สเปกตรัมของกระแสของวงจรเรียงกระแสในรูปที่ 2 ที่จะสังเกตได้ว่ากระแสฮาร์มอนิกอันดับที่ 3 มีค่าประมาณเท่ากับค่ากระแสที่ความถี่หลักมูล
รูปที่ 3 ผลการวิเคราะห์สเปกตรัมของกระแสในรูปที่ 2
รูปที่ 4 แสดงตัวอย่างวงจรเรียงกระแสสามเฟสที่ใช้ตัวเหนี่ยวนำเป็นวงจรกรอง และรูปที่ 5 แสดงตัวอย่างวงจรเรียงกระแสสามเฟสที่ใช้ตัวเก็บประจุเป็นวงจรกรอง วงจรเรียงกระแสสามเฟสทั้งสองวงจรนี้มักจะนิยมใช้ในงานที่มีกำลังสูงขึ้น (ประมาณ 3-4 กิโลวัตต์) หรือในสถานที่ที่มีแหล่งจ่ายไฟสามเฟส เช่น ในโรงงาน หรือในอาคาร โดยมันจะเป็นส่วนประกอบที่สำคัญของระบบขับเคลื่อนมอเตอร์ไฟตรง (DC Drives), ระบบขับเคลื่อนมอเตอร์ไฟสลับ (AC Drives), หรือแหล่งจ่ายไฟแบบไม่หยุดชะงัก (UPSs) เป็นต้น
รูปที่ 4 แสดงตัวอย่างวงจรเรียงกระแสสามเฟสที่ใช้ตัวเหนี่ยวนำเป็นวงจรกรอง
รูปที่ 5 แสดงตัวอย่างวงจรเรียงกระแสสามเฟสที่ใช้ตัวเก็บประจุเป็นวงจรกรอง
เนื่องจากโหลดของวงจรทั้งสองไม่ใช่โหลดชนิดเชิงเส้น เช่นเดียวกันกับวงจรเรียงกระแสแบบเฟสเดียว ดังนั้นกระแสไฟสลับด้านเข้าของวงจรจะมีลักษณะที่เพี้ยนไปจากรูปไซน์ ดังรูปที่ 6 และรูปที่ 7 สำหรับวงจรเรียงกระแสสามเฟสที่ใช้ตัวเหนี่ยวนำเป็นวงจรกรอง และวงจรเรียงกระแสสามเฟสที่ใช้ตัวเก็บประจุเป็นวงจรกรอง ตามลำดับ
รูปที่ 6 กระแสด้านเข้าของวงจรเรียงกระแสสามเฟสที่ใช้ตัวเหนี่ยวนำเป็นวงจรกรอง
รูปที่ 7 กระแสด้านเข้าของวงจรเรียงกระแสสามเฟสที่ใช้ตัวเก็บประจุเป็นวงจรกรอง
เมื่อใช้หลักการวิเคราะห์ด้วยทฤษฏี Fourier Transform จะพบว่ากระแสด้านเข้าของวงจรนี้จะประกอบไปด้วยฮาร์มอนิกอันดับคี่ที่มีค่าสูงเป็นจำนวนมาก บางครั้งอาจจะมีค่าเกินค่ากระแสหลักมูล (Fundamental Current) ก็เป็นได้ เช่นเดียวกับวงจรเรียงกระแสหนึ่งเฟส และประกอบกับวงจรนี้ใช้เป็นวงจรที่จ่ายกำลังให้กับระบบหลัก ๆ ที่ใช้ในงานอุตสาหกรรมและภาคธุรกิจ เช่นระบบขับเคลื่อนมอเตอร์ไฟตรง (DC Drives), ระบบขับเคลื่อนมอเตอร์ไฟสลับ (AC Drives), หรือแหล่งจ่ายไฟแบบไม่หยุดชะงัก (UPSs) ที่มีการใช้กำลังไฟฟ้าสูงมาก ดังนั้นปัญหาเรื่องฮาร์มอนิกที่เกิดมาจากวงจรเหล่านี้จึงเป็นเรื่องที่สำคัญมาก
รูปที่ 8 แสดงตัวอย่างผลการวัดกระแสด้านเข้าของระบบขับเคลื่อนมอเตอร์ไฟสลับ (AC Drives) ขนาด 60 แรงม้า ที่มีวงจรเรียงกระแสสามเฟสที่ใช้ตัวเก็บประจุเป็นวงจรกรองเป็นต้นกำลัง (รูปบน) และผลการวิเคราะห์ฮาร์มอนิก ด้วยทฤษฏี Fourier Transform (รูปล่าง) โดยที่ผลวิเคราะห์ของกระแสด้านเข้าจะได้ว่ามีค่าความเพี้ยนเชิงฮาร์มอนิกรวม (THD) ประมาณ 73% และตัวประกอบกำลังประมาณ 0.8 (ล้าหลัง)
รูปที่ 8 ผลการวัดกระแสของระบบขับเคลื่อนมอเตอร์ไฟสลับ (AC Drives) ที่มีวงจรเรียงกระแสสามเฟสที่ใช้ตัวเก็บประจุเป็นวงจรกรองเป็นต้นกำลัง และสเปกตรัมของกระแส [1]
แหล่งกำเนิดฮาร์มอนิก
แหล่งกำเนิดฮาร์มอนิกอันเนื่องมาจากวงจรเรียงกระแสที่ได้กล่าวไปแล้วข้างต้น สามารถจำแนกได้เป็นสองชนิดคือ แหล่งกำเนิดฮาร์มอนิกแบบแหล่งกระแส (Harmonic Current Sources) และแหล่งกำเนิดฮาร์มอนิกแบบแหล่งแรงดัน (Harmonic Voltage Sources)
* แหล่งกำเนิดฮาร์มอนิกแบบแหล่งกระแส (Harmonic Current Sources)
วงจรที่เป็นแหล่งกำเนิดฮาร์มอนิกแบบแหล่งกระแสได้แก่วงจรเรียงกระแสที่มีตัวเหนี่ยวนำเป็นวงจรกรองด้านออก (รูปที่ 4) นั่นเอง เนื่องจากวงจรนี้มีกระแสฮาร์มอนิกที่แทบจะไม่ขึ้นอยู่กับแหล่งจ่ายไฟกระแสสลับ ดังนั้นเราจึงเรียกว่าเป็นแหล่งกำเนิดฮาร์มอนิกแบบแหล่งกระแส
วงจรนี้จะต้องใช้ตัวเหนี่ยวนำที่มีค่าสูงเพียงพอที่จะทำให้กระแสด้านออกมีค่าคงตัวหรือเกือบจะคงตัว รูปที่ 9 แสดงวงจรสมมูลของแหล่งกำเนิดฮาร์มอนิกแบบแหล่งกระแสนี้
รูปที่ 9 วงจรสมมูลของแหล่งกำเนิดฮาร์มอนิกแบบแหล่งกระแส
* แหล่งกำเนิดฮาร์มอนิกแบบแหล่งแรงดัน (Harmonic Voltage Sources)
วงจรที่เป็นแหล่งกำเนิดฮาร์มอนิกแบบแหล่งแรงดันได้แก่วงจรเรียงกระแสที่มีตัวเก็บประจุเป็นวงจรกรองด้านออก (รูปที่ 1 และรูปที่ 5) นั่นเอง แอมพลิจูดของกระแสฮาร์มอนิกของวงจรชนิดนี้จะค่อนข้างขึ้นอยู่กับอิมพีแดนซ์ของแหล่งจ่ายไฟกระแสสลับด้วย ดังนั้นเราจึงพิจารณาให้มันเป็นแหล่งกำเนิดฮาร์มอนิกแบบแหล่งแรงดัน
รูปที่ 10 วงจรสมมูลของแหล่งกำเนิดฮาร์มอนิกแบบแหล่งแรงดัน
ผลของฮาร์มอนิกและการลดผลของฮาร์มอนิก
การที่เกิดฮาร์มอนิกขึ้นมาในระบบนี้จะก่อให้เกิดปัญหาตามมามากมาย ฮาร์มอนิกที่เกิดขึ้นมานี้อาจจะไปเรโซแนนซ์กับตัวเก็บประจุที่ใช้แก้ตัวประกอบกำลังภายใต้ระบบไฟฟ้าแรงต่ำระบบเดียวกันก็เป็นได้ ผลที่ตามมาก็คือเกิดกระแสค่าสูงไหลผ่านตัวเก็บประจุที่ใช้แก้ตัวประกอบกำลังนั้น และย่อมทำให้เกิดความร้อนสะสม และเกิดปัญหาการชำรุดเสียหายของตัวเก็บประจุนั้นตามมาอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้
การแก้ปัญหาหรือการลดผลของฮาร์มอนิกแบ่งออกเป็นสองวิธีคือการใช้วงจรกรองฮาร์มอนิกแบบพาสซีฟและ วงจรกรองฮาร์มอนิกแบบแอกทีฟ
* วงจรกรองฮาร์มอนิกแบบพาสซีฟ (Passive Filers)
วงจรกรองฮาร์มอนิกแบบพาสซีฟ เป็นวิธีการแก้ปัญหาอันเนื่องมาจากฮาร์มอนิกที่นิยมอันเนื่องมาจากความง่ายของวงจรและมีความทนทาน ดังรูปที่ 11
รูปที่ 11 วงจรกรองฮาร์มอนิกแบบพาสซีฟ
โครงสร้างของวงจรกรองฮาร์มอนิกแบบพาสซีฟ ก็คือวงจรเรโซแนนซ์แบบอนุกรมนั่นเอง โดยเราจะออกแบบให้ค่าของตัวเหนี่ยวนำและตัวเก็บประจุมีความถี่เรโซแนนซ์เท่ากับความถี่ของฮาร์มอนิกที่เกิดขึ้น ดังนั้นฮาร์มอนิกจะมองเห็นวงจรกรองนี้มีอิมพีแดนซ์ต่ำสุดสำหรับมัน และจะทำให้เกิดกระแสที่ความถี่ฮาร์มอนิกไหลผ่านวงจรกรองนี้เป็นจำนวนมาก ซึ่งกระแสนี้จะมากหรือน้อยก็ขึ้นอยู่กับฮาร์มอนิกที่เกิดขึ้น และนี่ก็เป็นสาเหตุที่ทำให้มันมีโอกาสเกิดกระแสไหลเกินหรือโอเวอร์โหลดได้สูง เพราะถ้าเกิดมีการปรับปรุงหรือเพิ่มเติมระบบของโรงงาน (เช่น การเพิ่มระบบขับเคลื่อนมอเตอร์ไฟสลับ) จะทำให้กระแสฮาร์มอนิกก็จะเพิ่มขึ้น และทำให้เกิดกระแสไหลผ่านวงจรกรองฮาร์มอนิกแบบพาสซีฟ เพิ่มขึ้นมากกว่าที่ได้ออกแบบไว้ได้ หรือพูดง่าย ๆ คือเราจำเป็นต้องรู้รายละเอียดของระบบไฟฟ้ากระแสสลับที่จะต้องไปกรองฮาร์มอนิกเป็นอย่างดี
วงจรกรองแบบพาสซีฟ จะให้หรือกำเนิดค่ากำลังไฟฟ้า Reactive จำนวนหนึ่งเสมอ ซึ่งนี่เป็นสิ่งที่ไม่พึงปรารถนา เพราะถ้าหากโหลดที่เราต้องไปชดเชยคือโหลดระบบขับเคลื่อนมอเตอร์ไฟสลับที่ถือว่าเป็นหัวใจสำคัญของงานอุตสาหกรรม ที่มีค่าตัวประกอบกำลังด้านเข้าที่ดีอยู่แล้ว ในกรณีนี้จะเสี่ยงต่อสิ่งที่เรียกว่าการชดเชยเกิน (Over Compensation)
นอกจากนี้ความสามารถในการกรองของวงจรกรองฮาร์มอนิกแบบพาสซีฟ จะขึ้นอยู่กับความสัมพันธ์ระหว่างอิมพีแดนซ์ของวงจรกรองกับอิมพีแดนซ์อื่น ๆ ในระบบ (ลักษณะเดียวกับวงจรแบ่งกระแส) ดังนั้นเราไม่สามารถควบคุมระดับการกรองของมันได้ และความถี่ของการกรองฮาร์มอนิกก็อาจจะเปลี่ยนแปลงได้อันเนื่องมาจากการเสื่อมของอุปกรณ์เมื่อเวลาผ่านไป
* วงจรกรองฮาร์มอนิกแบบแอกทีฟ
วงจรกรองฮาร์มอนิกแบบแอกทีฟ ที่แท้จริงแล้วคือวงจรอินเวอร์เตอร์ที่ถูกออกแบบมาให้ทำหน้าที่แทนวงจรกรองแบบพาสซีฟ โดยที่มันไม่มีข้อเสียทั้งหลายดังเช่นวงจรกรองแบบพาสซีฟมี
รูปที่ 12 วงจรกรองฮาร์มอนิกแบบแอกทีฟ
โดยโครงสร้างและหลักการทำงานแล้ว มันจะมีความแตกต่างจากวงจรกรองแบบพาสซีฟเป็นอย่างมาก จากรูปที่ 12 วงจรกรองแบบแอกทีฟจะทำการวัดกระแสฮาร์มอนิกของระบบ และหลังจากนั้นมันจะกำเนิดกระแสฮาร์มอนิกที่มีความถี่และขนาดเท่ากับที่วัดได้แต่ว่ามีทิศทางตรงกันข้าม และฉีดหรือจ่ายเข้าระบบ ดังนั้นกระแสฮาร์มอนิกที่โหลดสร้างขึ้นจะถูกหักล้างด้วยกระแสฮาร์มอนิกที่วงจรกรองแบบแอกทีฟสร้างขึ้นมาทำให้กระแสไลน์จากระบบไฟสลับจะกลายเป็นกระแสที่ปราศจากฮาร์มอนิกนั่นเอง ดังรูปที่ 13
รูปที่ 13 หลักการทำงานของวงจรกรองแบบ Active
ชนิดของวงจรกรองแบบแอกทีฟ [2]
* Parallel Active Filters
Parallel Active Filters จะต่อวงจรในลักษณะที่ขนานกับโหลดที่ต้องการจะกำจัดฮาร์มอนิก โดยมันจะทำหน้าที่เป็นแหล่งกำเนิดกระแสที่มีทิศทางตรงกันข้ามกับกระแสฮาร์มอนิกที่โหลดสร้างขึ้นมานั่นเอง
รูปที่ 14 Parallel Active Filters
วงจรแบบนี้เหมาะกับแหล่งจ่ายฮาร์มอนิกแบบกระแส หรือวงจรเรียงกระแสที่มีตัวเหนี่ยวนำเป็นวงจรกรองหรือเป็นโหลดนั่นเอง เช่น วงจรเรียงกระแสแบบควบคุมเฟสที่ใช้ไทริสเตอร์ในระบบขับเคลื่อนมอเตอร์ไฟตรง โดยที่ถ้าหากแหล่งจ่ายฮาร์มอนิกแบบเป็นแหล่งกระแส จะทำให้การทำงานของมันเป็นอิสระจากอิมพีแดนซ์ของแหล่งจ่ายไฟฟ้ากระแสสลับ แต่ถ้าหากใช้วงจรแบบนี้กับโหลดประเภทที่ทำหน้าที่เป็นแหล่งจ่ายฮาร์มอนิกแบบแหล่งจ่ายแรงดันก็อาจจะมีโอกาสเกิดกรณีกระแสเกินได้
* Series Active Filters
Series Active Filters จะต่อวงจรในลักษณะอนุกรมกับโหลดที่ต้องการจะกำจัดฮาร์มอนิกและแหล่งจ่ายไฟฟ้ากระแสสลับ เพื่อที่จะบังคับให้กระแสให้เป็นรูปไซน์ โดยมันจะทำหน้าที่เป็นแหล่งจ่ายแรงดันนั่นเอง
รูปที่ 15 Series Active Filters
การทำงานของมันจะใช้หลักการแยกฮาร์มอนิก (Harmonic Isolation) โดยการควบคุมแรงดันด้านออกของ Series Active Filters หรือพูดง่าย ๆ ว่า Series Active Filters จะทำตัวเองให้มีอิมพีแดนซ์สูงสำหรับกระแสฮาร์มอนิก ดังนั้นกระแสฮาร์มอนิกก็ไม่สามารถจะไหลจากโหลด (ซึ่งก็คือแหล่งจ่ายฮาร์มอนิก) ไปยังแหล่งจ่ายไฟฟ้ากระแสสลับได้ และในทำนองกลับกันกระแสฮาร์มอนิกก็ไม่สามารถจะไหลจากแหล่งจ่ายไฟฟ้ากระแสสลับไปยังโหลด (ซึ่งก็คือแหล่งจ่ายฮาร์มอนิก) ได้
วงจรแบบนี้เหมาะกับแหล่งจ่ายฮาร์มอนิกแบบแรงดัน หรือวงจรเรียงกระแสที่มีตัวเก็บประจุเป็นวงจรกรองแรงดันนั่นเอง เช่น วงจรเรียงกระแสแบบที่ใช้ไดโอดในระบบขับเคลื่อนมอเตอร์ไฟสลับ โดยที่ถ้าหากแหล่งจ่ายฮาร์มอนิกแบบเป็นแหล่งแรงดัน จะทำให้การทำงานของมันเป็นอิสระจากอิมพีแดนซ์ของแหล่งจ่ายไฟฟ้ากระแสสลับ
อย่างไรก็ดีในกรณีที่นำวงจรนี้ไปใช้กับแหล่งจ่ายฮาร์มอนิกแบบเป็นแหล่งกระแส เราจำเป็นที่ต้องเพิ่มกิ่งวงจรที่มีอิมพีแดนซ์ต่ำมาขนานกับมัน เช่นวงจรกรองแบบ Passive, หรือ ตัวเก็บประจุที่ใช้แก้ค่าตัวประกอบกำลัง เพื่อให้มันทำงานได้ดี
* การควบคุมวงจรกรองแบบแอกทีฟ [3]
การควบคุมวงจรกรองแบบแอกทีฟจะมี 2 แบบ คือการควบคุมวงรอบเปิด (Open Loop Control) และการควบคุมแบบวงรอบปิด (Closed Loop Control) ดังรูปที่ 16 และรูปที่ 17 ตามลำดับ
รูปที่ 16 การควบคุมวงจรกรองแบบแอกทีฟแบบวงรอบเปิด (Open Loop)
รูปที่ 17 การควบคุมวงจรกรองแบบแอกทีฟแบบวงรอบปิด (Closed Loop)
การควบคุมวงรอบเปิดนั้นจะทำการวัดกระแสฮาร์มอนิกด้านโหลด และทำการคำนวณกระแสที่จะต้องสร้างขึ้นมาชดเชยเพื่อที่จะฉีดหรือจ่ายกระแสเข้าสู่ระบบ ซึ่งจะมีข้อดีที่ระบบควบคุมจะง่ายกว่า ในขณะที่การควบคุมวงรอบปิดนั้นจะทำการวัดกระแสฮาร์มอนิกด้านแหล่งจ่ายไฟฟ้ากระแสสลับ และทำการคำนวณกระแสที่จะต้องสร้างขึ้นมาชดเชยเพื่อที่จะฉีดหรือจ่ายเข้าสู่ระบบ ดังนั้นการควบคุมแบบวงรอบปิดนี้จะควบคุมผลของการกรองฮาร์มอนิกโดยตรง ซึ่งมีข้อดีที่การควบคุมจะกระทำได้แม่นยำกว่า แต่อย่างไรก็ตามระบบควบคุมก็จะมีความยุ่งยากและสลับซับซ้อนมากกว่า
ตัวอย่างวงจรกรองแบบแอกทีฟ [4]
* Parallel Active Filters
รูปที่ 18 ตัวอย่างวงจร Parallel Active Filters
* Series active filters
รูปที่ 19 ตัวอย่างวงจร Series Active Filters
สรุป
ข้อดีของวงจรกรองแบบแอกทีฟเมื่อเทียบกับวงจรกรองแบบพาสซีฟมีดังต่อไปนี้
1. การทำงานมีความอิสระ ไม่ขึ้นกับแหล่งจ่ายไฟฟ้ากระแสสลับหรือวงจร ซึ่งก็หมายความว่าเราไม่จำเป็นต้องรู้รายละเอียดของวงจรของระบบไฟฟ้ากระแสสลับที่จะไปกรองฮาร์มอนิก
2. ไม่เกิดปัญหาโอเวอร์โหลดหรือกระแสเกิน
3. มีความยืดหยุ่นกว่า
4. สามารถควบคุมได้
5. ควบคุมระดับการกรองฮาร์มอนิกได้อย่างอิสระ โดยไม่ขึ้นอยู่กับลักษณะวงจรของระบบไฟฟ้ากระแสสลับ
6. สามารถเลือกฮาร์มอนิก (อันดับ) ที่จะกรองได้ และสามารถเลือกกรองฮาร์มอนิกหลาย ๆ อันดับในเวลาเดียวกันได้ ในขณะวงจรกรองแบบพาสซีฟจะสามารถกรองฮาร์มอนิกได้เพียงหนึ่งอันดับต่อหนึ่งวงจรเท่านั้น
เอกสารอ้างอิง
[1] Tony Hoevenaars. A New Solution for Harmonics Generated by VSDs [Online]. Available from: www.mirusinternational.com/ [2008, January 30]
[2] Fang Zheng Peng. 1998. Application issues of active power filters. IEEE Industry Applications Magazine, Volume: 4, Issue 5, Sept.-Oct. 1998 Page(s):21 - 30
[3] ABB. 1999. Power Quality Filter, Active Filtering Guide.
[4] Singh, B.; Al-Haddad, K.; Chandra, A. 1999. A review of active filters for power quality improvement. IEEE Transactions on Industrial Electronics, Volume 46, Issue 5, Oct. 1999 Page(s):960 - 971
สงวนลิขสิทธิ์ ตามพระราชบัญญัติลิขสิทธิ์ พ.ศ. 2539 www.thailandindustry.com
Copyright (C) 2009 www.thailandindustry.com All rights reserved.
ขอสงวนสิทธิ์ ข้อมูล เนื้อหา บทความ และรูปภาพ (ในส่วนที่ทำขึ้นเอง) ทั้งหมดที่ปรากฎอยู่ในเว็บไซต์ www.thailandindustry.com ห้ามมิให้บุคคลใด คัดลอก หรือ ทำสำเนา หรือ ดัดแปลง ข้อความหรือบทความใดๆ ของเว็บไซต์ หากผู้ใดละเมิด ไม่ว่าการลอกเลียน หรือนำส่วนหนึ่งส่วนใดของบทความนี้ไปใช้ ดัดแปลง โดยไม่ได้รับอนุญาตเป็นลายลักษณ์อักษร จะถูกดำเนินคดี ตามที่กฏหมายบัญญัติไว้สูงสุด
Thailandindustrycom_official
