۱. مشکلات ناشی از بارهای غیرخطی بدون استفاده از فیلتر فعال هارمونیک (APF)

1. تحریف امواج ولتاژ و جریان شبکه و انحراف از امواج سینوسی استاندارد
2. تولید اتلاف حرارتی اضافی در ترانسفورماتورها، کابل‌ها و موتورها و کاهش عمر مفید تجهیزات
3. فعال‌سازی نادرست رله‌های حفاظتی، PLCها و ابزارهای دقیق
4. ایجاد پدیده رزونانس با فیلترهای LC غیرفعال سنتی و تشدید آلودگی هارمونیکی
5. کاهش ضریب توان و اعمال جریمه‌های سنگین ناشی از توان راکتیو توسط شرکت توزیع نیروی برق
6. ایجاد عدم تعادل جریان در سه فاز، گرمایش بیش از حد و سوختن سیم خنثی

۲. محدودیت‌های فیلترهای LC غیرفعال سنتی

• تنها بر فرکانس‌های هارمونیک خاصی تمرکز می‌کنند و نمی‌توانند با هارمونیک‌های ناشی از بار متغیر مقابله کنند
• به‌راحتی با امپدانس شبکه واکنش رزونانسی نشان می‌دهند و موجب تشدید هارمونیک‌ها می‌شوند
• حجم زیاد، وزن سنگین و اشغال فضای نصب گسترده
• پاسخ دینامیکی ضعیف، ناتوان در پیگیری تغییرات سریع اعوجاج بار
• عملکرد تک‌کاره: صرفاً فیلتر کردن هارمونیک‌ها یا جبران توان راکتیو به‌صورت جداگانه

۳. مزایای منحصر‌به‌فردی که APF را ضروری می‌سازد

(۱) مدیریت جامع و یکپارچه

(۲) پاسخ دینامیکی عالی و بلادرنگ

(۳) عدم وجود خطر پدیده تشدید با شبکه برق

(۴) پهنای باند فرکانسی جبرانی گسترده

(۵) اثر پایدار جبرانی در شرایط نوسانی شبکه

(۶) حجم کم اشغالی و نصب انعطاف‌پذیر

۴. مزایای اقتصادی نصب فیلتر توان فعال (APF)

1. حذف هزینه‌های جریمه‌ای مربوط به ضریب توان از شرکت‌های توزیع برق
2. کاهش مصرف اضافی انرژی و تلفات حرارتی تجهیزات توزیع، و کاهش هزینه برق
3. افزایش عمر مفید ترانسفورماتورها، موتورها و تجهیزات کنترل دقیق، و کاهش هزینه‌های نگهداری و تعویض
4. پیشگیری از زیان‌های ناشی از توقف تولید به دلیل عملکرد نادرست یا سوختن تجهیزات ناشی از کیفیت پایین برق

مورد ۱: خط تولید جوشکاری و رنگ‌آمیزی خودرو

منبع بار

مشکلات اولیه

1. تشویش هارمونیکی شدید در مرتبه‌های ۵ام، ۷ام و ۱۱ام؛ نسبت تحریف هارمونیکی جریان (THDi) به ۷۰٪ رسیده بود
2. عدم تعادل شدید جریان در سه فاز و گرم‌شدن بیش از حد سیم نول
3. قطع مکرر PLC، حفاظت رله‌ای و سوختن بانک خازن‌ها
4. ضریب توان تا ۰٫۷۲، جریمه‌ی سنگین ضریب توان هر ماه

راه‌حل APF

اثرات پس از بهره‌برداری

1. THDi از ۷۰٪ به ۴٫۴٪ کاهش یافت و کاملاً با استاندارد IEEE 519 مطابقت دارد
2. نرخ نامتوازنی سه‌فاز از ۱۰۲٪ به ۶٫۱٪ کاهش یافت
3. ضریب توان بالای ۰٫۹۹ پایدار شد و هزینه‌های جریمه لغو گردید
4. هیچ قطع غیرمنتظره‌ای از خط تولید ناشی از اختلالات کیفیت توان رخ نداد

مورد ۲: مرکز داده تلفن همراه بزرگ

منبع بار

مشکلات اولیه

1. تجمع عظیم هارمونیک سوم در سیم نوترال، خطر آتش‌سوزی پنهان
2. پدیده تشدید هارمونیک بین کابینت‌های خازنی و شبکه، اعوجاج ولتاژ
3. قطع مکرر سرورهای ذخیره‌سازی و تجهیزات ارتباطی

راه‌حل APF

اثرات پس از بهره‌برداری

1. جریان هارمونیک سوم در سیم نوترال بیش از ۹۰٪ کاهش یافته است
2. زمان پاسخ فیلتر ≤ ۵ میلی‌ثانیه، سرکوب هارمونیک‌های مرتبه‌های ۲ تا ۵۱
3. پشتیبانی از نظارت ابری از راه دور، متناسب با عملیات مراکز داده بدون سرپرست
4. صفر شدن خرابی‌های راه‌اندازی مجدد غیرطبیعی سرور پس از بازسازی

مورد ۳: مرکز خرید و مجتمع تجاری

منبع بار

مشکلات اولیه

1. هم‌نهشت‌های چندگانه مرتبه متفاوت ناشی از بارهای غیرخطی پراکنده و توزیع‌شده
2. افزایش اتلاف حرارتی اضافی ترانسفورماتور و مصرف بالای برق
3. عملکرد نادرست سیستم کنترل آسانسور و چشمک‌زدن نور

راه‌حل APF

اثرات پس از بهره‌برداری

1. THDi کنترل‌شده زیر ۵٪، شکل موج ولتاژ به‌صورت سینوسی هموار
2. کاهش دمای ترانسفورماتور ۸ تا ۱۲ درجه سانتی‌گراد، کاهش سالانه تلفات انرژی الکتریکی به میزان ۷٪
3. حذف نوسان نور و خطاهای کنترل آسانسور

مورد ۴: ایستگاه‌های شارژ سریع خودروهای الکتریکی (EV) به‌صورت گروهی

منبع بار

مشکلات اولیه

1. نوسان ناگهانی و تیز جریان هارمونیک و راکتیو در لحظه شارژ یا ترک خودروها
2. کاهش ولتاژ شبکه و تداخل هارمونیکی به تأمین برق مسکونی‌های مجاور
3. اعلامیه اصلاح کیفیت توان از سوی اداره برق

راه‌حل APF

اثرات پس از بهره‌برداری

1. پیگیری پویای بار شارژ سریع متغیر در مدت زمانی کوتاه‌تر از میکروثانیه
2. ضریب توان سمت شبکه همواره بالاتر از ۰٫۹۸
3. هیچ شکایتی از سوی ساکنان اطراف در مورد کیفیت برق وجود ندارد

پرونده ۵: نیروگاه صنعتی انرژی‌های تجدیدپذیر شامل فتوولتائیک و گاز طبیعی مایع (LNG)

منبع بار

مشکلات اولیه

1. اینورترهای فتوولتائیک هارمونیک‌های با فرکانس بالا را به شبکه داخلی کارخانه تزریق می‌کنند
2. فیلتر LC غیرفعال سنتی به راحتی با سیستم فتوولتائیک وارد پدیده رزونانس می‌شود
3. کیفیت توان اتصال‌یافته به شبکه، استاندارد دسترسی به شبکه برق را برآورده نمی‌کند

راه‌حل APF

اثرات پس از بهره‌برداری

1. به‌طور کامل از خطر رزونانس بین فیلتر و شبکه انرژی‌های تجدیدپذیر جلوگیری می‌کند
2. شرایط دسترسی هارمونیکی شبکه را برآورده می‌کند و از آزمون پذیرش اداره برق موفق می‌گردد
3. در طول نوسان خروجی فتوولتائیک، ولتاژ کارخانه را پایدار نگه می‌دارد

پرونده ۶: اتاق تجهیزات دقیق بیمارستانی و پزشکی

منبع بار

مشکلات اولیه

1. سر و صدای هارمونیکی باعث اعوجاج داده‌های تصویربرداری پزشکی می‌شود
2. اختلال در عملکرد دستگاه‌های حمایت از زندگی و ایجاد خطر احتمالی ایمنی برای بیماران

راه‌حل APF

اثرات پس از بهره‌برداری

1. تامین انرژی پاک بدون نویز الکتریکی
2. سیگنال تصویر پزشکی پایدار و عدم بروز هرگونه هشدار غیرعادی از تجهیزات

پرونده ۷: کارخانه‌های فلزوری و کوره قوس الکتریکی

منبع بار

مشکلات اولیه

1. نوسان شدید ولتاژ (فلیکر)، جریان منفی-ترتیب بزرگ
2. شتاب‌دهی پیری ترانسفورماتور، هزینه‌های نگهداری سنگین

راه‌حل APF

اثرات پس از بهره‌برداری

1. کاهش هم‌زمان نوسانات ولتاژ (Flicker) و جریان منفی-ترتیب
2. افزایش عمر مفید ترانسفورماتور به میزان بیش از ۵ سال