Bộ Lọc Sóng Hài Chủ Động (AHF): Cấu Tạo, Nguyên Lý & Ứng Dụng Chi Tiết 2025

Bộ lọc sóng hài chủ động (Active Harmonic Filter – AHF) hiện đang là giải pháp điện tử công suất tiên tiến nhất để xử lý triệt để các vấn đề về chất lượng điện năng. Khác với các phương pháp thụ động truyền thống, AHF hoạt động như một nguồn dòng điện thông minh, có khả năng triệt tiêu sóng hài, bù công suất phản kháng và cân bằng tải trong thời gian thực.

Nếu hệ thống của bạn đang gặp tình trạng nổ tụ bù, nóng máy biến áp hay lỗi thiết bị điều khiển, bài viết này sẽ cung cấp kiến thức chuyên sâu về AHF và giải pháp lọc sóng hài toàn diện từ KTH Electric.

Tại Sao Cần Sử Dụng Bộ Lọc Sóng Hài Chủ Động?

Sóng hài là tác nhân gây quá nhiệt máy biến áp, nổ tụ bù và nhiễu loạn hệ thống điều khiển. Sử dụng AHF giúp loại bỏ rủi ro cháy nổ, kéo dài tuổi thọ thiết bị và đảm bảo tuân thủ Thông tư 39 về chất lượng điện năng.

Trước khi đi vào cấu tạo, chúng ta cần hiểu rõ kẻ thù của hệ thống điện: Sóng hài. Để hiểu sâu hơn về bản chất vật lý của nó, bạn có thể tham khảo bài viết sóng hài là gì. Đây là các dòng điện nhiễu tần số cao sinh ra bởi các tải phi tuyến như biến tần, lò hồ quang, hay các bộ chỉnh lưu.

Nếu không được xử lý, sóng hài sẽ gây ra những hậu quả nghiêm trọng:

• Quá nhiệt thiết bị: Làm nóng và giảm tuổi thọ của máy biến áp, đặc biệt là làm lão hóa dầu cách điện nhanh chóng.
• Hư hỏng tụ bù: Gây cộng hưởng, làm nổ hoặc phồng tụ bù hạ thế do quá dòng đi qua tụ.
• Nhiễu điều khiển: Gây nhiễu loạn hệ thống điều khiển PLC, Scada và các thiết bị đo lường điện tử.

📞

Hotline tư vấn 0968.27.11.99

Ms. Thanh Tâm

Chuyên Viên tư vấn & báo giá

⚡ Phản hồi trong 5 phút

Chat ngay qua Zalo Official

Do đó, việc trang bị bộ lọc AHF không chỉ để tuân thủ quy định điện lực (Thông tư 39) mà còn là biện pháp bảo vệ tài sản doanh nghiệp.

Cấu Tạo Chi Tiết Của Bộ Lọc Sóng Hài Chủ Động (AHF)

AHF có cấu trúc phức tạp gồm 2 khối chính: Mạch điện tử công suất (IGBT, Tụ DC, Cuộn kháng LCL) và Hệ thống đo lường điều khiển (Biến dòng CTs, Bộ xử lý DSP), cho phép lọc chính xác 97% sóng hài với thời gian đáp ứng dưới 10ms.

Để đạt được hiệu suất lọc lên tới 97% và tốc độ phản hồi <10ms, AHF có cấu trúc phức tạp hơn nhiều so với các bộ lọc thụ động chỉ gồm cuộn kháng và tụ. Cấu tạo của nó gồm hai khối chức năng chính:

Mạch Điện Tử Công Suất (Power Circuit)

Tóm tắt: Đây là phần “cơ bắp” thực hiện bơm dòng bù, sử dụng công nghệ IGBT đóng cắt tần số cao.

Đây là phần “cơ bắp” thực hiện việc bơm dòng điện bù vào lưới.

• Bộ biến đổi (Inverter): Sử dụng công nghệ bán dẫn công suất cao IGBT. IGBT đóng vai trò như các van đóng mở tốc độ cao, chuyển đổi điện áp DC thành dòng điện AC ngược pha.
• DC Bus: Tụ điện DC lưu trữ năng lượng, đảm bảo điện áp ổn định cho Inverter.
• Cuộn kháng ghép nối (LCL Filter): Đặt tại đầu ra, lọc bỏ sóng mang tần số cao từ quá trình đóng cắt IGBT, đảm bảo dòng điện đưa vào lưới là dòng sin chuẩn. (Xem thêm về vai trò của cuộn kháng cho biến tần).

Hệ Thống Đo Lường & Điều Khiển (Control System)

Tóm tắt: Đây là “bộ não” sử dụng thuật toán FFT để phân tích sóng hài và điều khiển IGBT hoạt động chính xác.

• Biến dòng (CTs): Cảm biến đo đạc liên tục dòng điện tải và nguồn.
• Bộ xử lý tín hiệu số (DSP): Sử dụng thuật toán FFT (Fast Fourier Transform) để phân tích phổ sóng hài và xác định biên độ, góc pha cần bù.

Nguyên Lý Hoạt Động: Quy Trình “Triệt Tiêu” 3 Bước

Nguyên lý “Bù Ngược Pha” (Counter-phase injection): AHF tạo ra dòng điện có cùng biên độ nhưng ngược chiều 180 độ với sóng hài để triệt tiêu chúng hoàn toàn, trả lại dòng sin chuẩn cho lưới điện.

Nguyên lý cốt lõi của AHF là bù ngược pha (Counter-phase injection). Quy trình diễn ra theo vòng lặp khép kín:

1. Đo lường: Thông qua biến dòng, AHF giám sát liên tục dòng điện phi tuyến.
2. Phân tích: DSP tính toán chính xác biên độ và pha của từng bậc hài (từ bậc 2 đến bậc 50).
3. Bù trừ chủ động: Inverter tạo ra dòng điện bù (I_bù) có cùng biên độ nhưng ngược pha 180 độ so với dòng hài của tải.

Kết quả toán học:

Điều này không chỉ làm sạch sóng hài mà còn giúp cải thiện hệ số công suất (Cos Phi) và triệt tiêu công suất phản kháng dư thừa trên lưới.

So Sánh AHF vs. Bộ Lọc Thụ Động (Passive)

AHF vượt trội hoàn toàn với khả năng lọc đa bậc (2-50) và không gây cộng hưởng, trong khi lọc thụ động chỉ lọc cố định 1-2 bậc và tiềm ẩn rủi ro cháy nổ tụ bù.

Đây là câu hỏi KTH Electric nhận được rất nhiều: “Nên dùng lọc thụ động hay chủ động?”. Chúng tôi đã có một bài phân tích chi tiết về sự khác biệt giữa bộ lọc sóng hài thụ động và chủ động APF, tuy nhiên bạn có thể xem bảng tóm tắt dưới đây:

Ứng Dụng Thực Tế Của Bộ Lọc Sóng Hài AHF

AHF là thiết bị bắt buộc cho các nhà máy thép, xi măng, Data Center và bệnh viện – những nơi sử dụng nhiều biến tần và thiết bị nhạy cảm cần nguồn điện sạch, ổn định.

Tại Việt Nam, KTH Electric khuyến nghị lắp đặt AHF cho các hệ thống sau:

• Nhà máy công nghiệp nặng: Các nhà máy thép, xi măng, giấy – nơi sử dụng nhiều biến tần công suất lớn.
• Hạ tầng quan trọng: Data Center, Bệnh viện, Sân bay. Tại đây, nguồn điện sạch là yếu tố sống còn để bảo vệ các thiết bị điện tử nhạy cảm.
• Hệ thống năng lượng tái tạo: Các Solar Farm cần đảm bảo chất lượng điện năng hòa lưới.
• Tòa nhà thương mại: Nơi có hệ thống điều hòa trung tâm (HVAC), thang máy và đèn LED dày đặc. Bạn cũng nên cân nhắc giải pháp lọc sóng hài cho tụ bù tại các tủ điện tổng MSB.

Tại Sao Chọn Giải Pháp Lọc Sóng Hài Tại KTH Electric?

KTH Electric cung cấp giải pháp trọn gói từ đo đạc (Power Quality Analysis), thiết kế đến lắp đặt AHF công nghệ biến tần 3 cấp, kèm theo dịch vụ bảo trì 24/7 giúp tối ưu chi phí đầu tư.

KTH Electric không chỉ bán thiết bị, chúng tôi cung cấp giải pháp kỹ thuật toàn diện. Dòng bộ lọc sóng hài chủ động của chúng tôi sở hữu công nghệ biến tần 3 cấp tiên tiến, đảm bảo:

• Khả năng xử lý: Lọc triệt để bậc hài từ 2 đến 50.
• Tốc độ đáp ứng: <10ms, phản ứng tức thì với sự thay đổi tải.
• Dịch vụ kỹ thuật chuyên sâu:
  • Trước khi lắp đặt: KTH Electric thực hiện dịch vụ thu nghiệm điện và đo đạc phân tích chất lượng điện năng (Power Quality Analysis) để xác định đúng bệnh.
  • Sau khi lắp đặt: Cung cấp dịch vụ bảo trì hệ thống điện định kỳ, đảm bảo AHF hoạt động ổn định 24/7.

Ngoài ra, để đảm bảo sức khỏe toàn diện cho trạm biến áp, chúng tôi còn cung cấp các dịch vụ bổ trợ như lọc dầu máy biến áp và đo phóng điện cục bộ (Partial Discharge).