Sóng hài (Harmonics) trong Bộ lưu điện (UPS) là dạng nhiễu trong hệ thống điện, gây ra bởi các thiết bị phi tuyến (non-linear loads) như nguồn điện một chiều (DC) hoặc các thiết bị có công suất biến đổi liên tục. Các sóng hài có tần số cao hơn tần số cơ bản của hệ thống (thường là 50Hz hoặc 60Hz) và có thể gây ra các tác động tiêu cực đến hệ thống điện và các thiết bị được cấp điện bởi UPS.
Nguyên nhân tạo ra sóng hài
- Thiết bị phi tuyến: Các thiết bị sử dụng trong hệ thống điện, chẳng hạn như biến tần, máy tính, thiết bị điện tử tiêu thụ công suất không đều, gây ra dòng điện có dạng sóng phi tuyến.
- Nguồn điện biến đổi: Các nguồn điện một chiều và bộ chuyển đổi điện năng từ một loại điện áp này sang loại khác cũng gây ra sóng hài.
Tác động của sóng hài
- Làm nóng quá mức thiết bị: Sóng hài gây ra dòng điện với tần số cao hơn bình thường, dẫn đến tăng nhiệt độ trong các cuộn dây, động cơ và máy biến áp, từ đó làm giảm tuổi thọ của thiết bị.
- Tăng tổng méo dạng hài hòa (THD): Tổng méo dạng hài hòa (Total Harmonic Distortion – THD) là chỉ số đo sự biến dạng của dạng sóng điện áp hoặc dòng điện do sóng hài gây ra. Giá trị THD cao làm giảm hiệu suất của hệ thống UPS.
- Gây nhiễu thiết bị điện tử: Các thiết bị nhạy cảm với tần số có thể gặp vấn đề hoặc hoạt động không ổn định khi có mặt sóng hài.
- Ảnh hưởng đến chất lượng điện năng: Làm giảm hiệu suất của hệ thống điện, dẫn đến hao phí năng lượng.
Sự Khác Nhau Trong Sóng Hài Ở Các Loại UPS
Trong hệ thống UPS (Uninterruptible Power Supply), sự hiện diện và quản lý sóng hài (harmonics) phụ thuộc vào loại UPS được sử dụng. Mỗi loại UPS có thiết kế và cách thức vận hành riêng, dẫn đến mức độ và loại sóng hài khác nhau. Dưới đây là phân tích chi tiết về sự khác biệt trong sóng hài giữa các loại UPS chính:
Sóng Hài trong UPS Offline (Standby UPS)
- Mức độ Sóng Hài: Thấp đến trung bình.
- Nguyên Nhân: Do thiết kế đơn giản với các thành phần chuyển đổi cơ bản (chẳng hạn như bộ chuyển đổi DC-AC không sử dụng các kỹ thuật lọc phức tạp).
- Ảnh Hưởng: Thường không gây ảnh hưởng lớn đến các thiết bị điện tử, nhưng trong trường hợp tải lớn hoặc nhiều thiết bị phi tuyến, sóng hài có thể tăng lên.
Sóng Hài trong UPS Line-Interactive
- Mức độ Sóng Hài: Trung bình đến cao.
- Nguyên Nhân: Việc sử dụng các bộ chuyển đổi điện áp và các thành phần điều chỉnh điện áp có thể tạo ra thêm sóng hài.
- Ảnh Hưởng: Có thể gây ra sự gia tăng tổng méo dạng hài (THD), ảnh hưởng đến hiệu suất của hệ thống điện và các thiết bị kết nối.
Sóng Hài trong UPS Online (Double-Conversion UPS)
- Mức độ Sóng Hài: Thấp.
- Nguyên Nhân: Quá trình chuyển đổi liên tục và sử dụng các bộ lọc cao cấp giúp giảm thiểu sóng hài đáng kể.
- Ảnh Hưởng: Cung cấp nguồn điện sạch, ít gây nhiễu cho các thiết bị điện tử nhạy cảm.
Sóng Hài trong UPS Online Interactive và UPS Matrix
- Mức độ Sóng Hài: Thấp đến trung bình, tùy thuộc vào công nghệ chuyển đổi sử dụng.
- Nguyên Nhân: Sử dụng các kỹ thuật chuyển đổi hiện đại và bộ lọc tích hợp giúp kiểm soát sóng hài hiệu quả.
- Ảnh Hưởng: Cung cấp nguồn điện ổn định và sạch, phù hợp với các ứng dụng yêu cầu chất lượng điện cao.
Sóng Hài trong UPS với Chức Năng Điều Chỉnh Công Suất (Active PFC)
- Mức độ Sóng Hài: Rất thấp.
- Nguyên Nhân: Active PFC giúp điều chỉnh dòng điện sao cho gần với dạng sóng điện áp, giảm méo dạng sóng và sóng hài.
- Ảnh Hưởng: Cải thiện chất lượng điện năng, giảm thiểu tác động tiêu cực của sóng hài đến hệ thống điện và thiết bị.
Cách kiểm soát sóng hài trong UPS
- Lọc sóng hài: Sử dụng bộ lọc sóng hài (harmonic filter) giúp giảm thiểu tác động của sóng hài bằng cách lọc bỏ các tần số sóng hài cao khỏi dòng điện.
- UPS chất lượng cao: Các UPS hiện đại có tính năng điều chỉnh và giảm sóng hài, giúp duy trì chất lượng điện năng ổn định hơn.
- Giám sát và bảo trì định kỳ: Đo lường và giám sát THD thường xuyên để phát hiện sớm các vấn đề do sóng hài gây ra, từ đó có biện pháp khắc phục.
Sóng hài ảnh hưởng trực tiếp đến độ ổn định của UPS và hệ thống điện tổng thể. Do đó, việc quản lý sóng hài hiệu quả là rất quan trọng để đảm bảo sự hoạt động ổn định của UPS cũng như các thiết bị được bảo vệ.
