Bộ điều hoà chất lượng điện năng hợp nhất (Unified Power Quality Compensator) của LEONHARD là thiết bị điện tử công suất được thiết kế để xử lý các vấn đề về chất lượng điện năng, đặc biệt là hiện tượng điện áp cao/thấp, dao động điện áp và các biến động của nguồn điện trong hệ thống phân phối.

UPQC giám sát điện áp lưới theo thời gian thực, xác định mức sai lệch so với điện áp đặt và điều khiển bộ biến đổi để tạo ra điện áp bù cần thiết. Nhờ đó, điện áp đầu ra được duy trì ổn định hơn, giúp bảo vệ thiết bị điện và nâng cao độ tin cậy của hệ thống cung cấp điện. Theo thông số LEONHARD, thiết bị có thời gian đáp ứng đầy đủ <5 ms, hiệu suất tổng thể >98,5% và độ chính xác điều chỉnh điện áp ≤±1%.

1. UPQC giải quyết vấn đề gì?

Trong các nhà máy, tòa nhà và hệ thống phân phối điện, chất lượng điện áp có thể bị ảnh hưởng bởi nhiều nguyên nhân:

• Điện áp nguồn tăng hoặc giảm bất thường.
• Đường dây cấp điện dài gây sụt áp cuối tuyến.
• Phụ tải thay đổi nhanh theo thời gian.
• Hệ thống điện mặt trời làm điện áp biến động theo công suất phát.
• Các nguồn điện phân tán gây dao động điện áp.
• Phụ tải phi tuyến gây ra sóng hài.
• Phụ tải không cân bằng giữa các pha.
• Công suất phản kháng làm giảm chất lượng vận hành hệ thống.

Những vấn đề này có thể dẫn đến thiết bị hoạt động không ổn định, tăng tổn hao, giảm tuổi thọ thiết bị hoặc gây gián đoạn sản xuất.

UPQC được phát triển để xử lý các vấn đề này bằng phương pháp bù điện áp chủ động, thay vì chỉ sử dụng các phương pháp điều chỉnh điện áp cơ khí hoặc biến áp truyền thống.

2. Nguyên lý hoạt động của UPQC

UPQC sử dụng bộ biến đổi công suất để tạo ra điện áp bù và đưa điện áp này vào hệ thống thông qua biến áp ghép.

Thiết bị liên tục:

Đo điện áp lưới → So sánh với điện áp đặt → Tính toán sai lệch → Tạo điện áp bù → Duy trì điện áp đầu ra ổn định

Điểm đáng chú ý là UPQC không nhất thiết phải xử lý toàn bộ điện áp của hệ thống. Bộ biến đổi chỉ tạo ra phần điện áp chênh lệch cần bù, giúp giảm công suất bù cần thiết.

Cấu trúc cơ bản

Lưới điện → Máy biến áp phân phối → UPQC → Tải

Trong đó UPQC được kết nối với hệ thống thông qua coupling transformer và bộ biến đổi IGBT.

Giải pháp này cho phép điều chỉnh điện áp liên tục và không theo cấp, thay vì phải thay đổi nấc máy biến áp.

3. Các chức năng chính

Ổn định điện áp

UPQC liên tục giám sát điện áp và tự động bù phần điện áp thiếu hoặc thừa.

Theo dữ liệu của LEONHARD, dải điều chỉnh điện áp có thể đạt:

Các dải điều chỉnh khác có thể được tùy chỉnh theo yêu cầu dự án.

Đáp ứng nhanh

Thời gian đáp ứng đầy đủ của hệ thống <5 ms, cho phép xử lý nhanh các biến động điện áp trong hệ thống điện.

Bù công suất phản kháng

UPQC có thể được cấu hình để thực hiện reactive power compensation, giúp cải thiện hệ số công suất và giảm các dòng công suất phản kháng không cần thiết trong hệ thống.

Lọc sóng hài

Tùy cấu hình, UPQC có thể tích hợp chức năng harmonic compensation, hỗ trợ giảm ảnh hưởng của tải phi tuyến đến hệ thống điện.

Cân bằng pha

Chức năng tùy chọn three-phase unbalance compensation cho phép xử lý tình trạng mất cân bằng giữa các pha.

Do đó, UPQC có thể trở thành một nền tảng xử lý nhiều vấn đề chất lượng điện thay vì chỉ giải quyết một vấn đề đơn lẻ.

4. Ưu điểm nổi bật

⚡ Hiệu suất cao

Hiệu suất tổng thể được công bố >98,5%, giúp hạn chế tổn hao trong quá trình vận hành.

⚡ Điều chỉnh điện áp chính xác

Độ phân giải/độ chính xác điều chỉnh điện áp được công bố ≤±1%.

⚡ Phản ứng nhanh

Full response time <5 ms, phù hợp với các tải nhạy cảm với biến động điện áp.

⚡ Không cần điều chỉnh nấc máy biến áp

UPQC thực hiện điều chỉnh điện áp bằng điện tử công suất, cho phép điều chỉnh liên tục.

⚡ Thiết kế module

Thiết kế module giúp thuận tiện cho việc bảo trì, thay thế và giảm thời gian xử lý khi có sự cố.

⚡ Làm mát thông minh

Hệ thống sử dụng intelligent air cooling với khả năng tự động điều chỉnh tốc độ quạt theo điều kiện vận hành.

⚡ Bảo vệ nhiều cấp

Các chức năng bảo vệ bao gồm:

• Fault bypass
• Overcurrent protection
• Overtemperature protection
• Overvoltage protection

Thiết bị cũng sử dụng tần số chuyển mạch >100 kHz, giúp giảm ripple dòng điện và tổn hao.

5. Ứng dụng của UPQC

Nhà máy sản xuất

UPQC phù hợp với các nhà máy có phụ tải nhạy cảm với điện áp như:

• Điện tử
• Semiconductor
• Ô tô
• Cơ khí chính xác
• Dây chuyền tự động hóa
• Máy CNC
• Thiết bị công nghiệp công suất lớn

Đặc biệt hữu ích khi sự cố điện áp có thể gây dừng dây chuyền hoặc ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm.

Hệ thống điện mặt trời

Khi tỷ lệ điện mặt trời tăng, công suất phát có thể thay đổi nhanh theo bức xạ mặt trời. Điều này có thể làm xuất hiện biến động điện áp tại khu vực đấu nối.

UPQC có thể điều chỉnh điện áp theo thời gian thực để hỗ trợ ổn định điện áp tại điểm phân phối.

Đường dây cấp điện dài

Đối với các phụ tải ở cuối đường dây, sụt áp có thể trở thành vấn đề nghiêm trọng.

UPQC thực hiện bù điện áp liên tục để duy trì điện áp phía tải trong phạm vi mong muốn.

Khu vực phụ tải biến động mạnh

Các khu vực có phụ tải thay đổi theo mùa hoặc theo thời điểm, chẳng hạn khu du lịch, nông nghiệp hoặc các trạm phân phối có phụ tải biến động lớn, có thể sử dụng UPQC để ổn định điện áp.