I dag, med den hurtige udvikling af videnskab og teknologi og den kontinuerlige forbedring af det medicinske niveau, er det også ledsaget af introduktionen af forskelligt avanceret medicinsk udstyr i stor skala, som producerer et stort antal harmoniske i disse medicinske faciliteter, hvilket bringer alvorlig skade til elektrisk sikkerhed og normalt arbejde med medicinsk udstyr.Aktiv filterenhed er blevet nøgleenheden til at løse dette problem.
1.1 Medicinsk udstyr
Der er et stort antal strømelektroniske komponenter i medicinsk udstyr, og disse enheder vil producere et stort antal harmoniske under arbejdet, hvilket forårsager forurening.Det mere almindelige udstyr er MRI (kernemagnetisk resonansinstrument), CT-maskine, røntgenmaskine, DSA (kardiovaskulær kontrastmaskine) og så videre.Blandt dem genereres RF-impuls og vekslende magnetfelt under MRI-drift for at generere kernemagnetisk resonans, og både RF-impuls og vekslende magnetfelt vil bringe harmonisk forurening.Ensretterbroen på højspændingsensretteren i røntgenmaskinen vil producere store harmoniske, når den arbejder, og røntgenmaskinen er en transient belastning, spændingen kan nå titusinder af volt, og den oprindelige side af transformeren vil øge den øjeblikkelige belastning på 60 til 70kw, hvilket også vil øge den harmoniske bølge af nettet.
1.2 Elektrisk udstyr
Ventilationsudstyr på hospitaler såsom klimaanlæg, ventilatorer osv. og belysningsudstyr såsom lysstofrør vil producere et stort antal harmoniske.For at spare energi bruger de fleste hospitaler frekvenskonverteringsventilatorer og klimaanlæg.Frekvensomformer er en meget vigtig harmonisk kilde, dens samlede harmoniske strømforvrængningshastighed THD-i når mere end 33%, vil producere et stort antal 5, 7 harmoniske strømforureningsnet.I belysningsudstyret inde på hospitalet er der et stort antal lysstofrør, som også vil producere en lang række harmoniske strømme.Når flere fluorescerende lamper er forbundet til en trefaset fire-leder belastning, vil midterlinjen flyde en stor tredje harmonisk strøm.
1.3 Kommunikationsudstyr
På nuværende tidspunkt er hospitaler computernetværksstyring, hvilket betyder, at antallet af computere, videoovervågning og lydudstyr er meget, og det er typiske harmoniske kilder.Derudover skal serveren, der gemmer data i computernetværksstyringssystemet, være udstyret med backup strøm såsom UPS.UPS'en ensretter først netstrømmen til jævnstrøm, hvoraf en del lagres i batteriet, og den anden del omdannes til reguleret vekselstrøm gennem inverteren for at levere strøm til belastningen.Når netterminalen er forsynet, leverer batteriet strøm til inverteren for at fortsætte med at arbejde og sikre normal drift af belastningen.Og vi ved, at ensretteren og inverteren vil bruge IGBT- og PWM-teknologi, så UPS'en vil producere en masse 3, 5, 7 harmoniske strømme på arbejdet.
2. Skader af harmoniske på medicinsk udstyr
Ud fra ovenstående beskrivelse kan vi konstatere, at der er mange harmoniske kilder i hospitalets distributionssystem, som vil producere et stort antal harmoniske (med 3, 5, 7 harmoniske som de fleste) og alvorligt forurene elnettet, hvilket forårsager problemer med strømkvaliteten, såsom harmonisk overbelastning og neutral harmonisk overbelastning.Disse problemer kan påvirke brugen af medicinsk udstyr.
2.1 Skader af harmoniske på billedoptagelsesudstyr
På grund af påvirkningen af harmoniske oplever medicinsk personale ofte udstyrsfejl.Disse fejl kan forårsage datafejl, slørede billeder, tab af information og andre problemer eller beskadige printkortkomponenter, hvilket resulterer i, at medicinsk udstyr ikke kan fortsætte med at fungere normalt.Især når noget billeddannende udstyr er påvirket af harmoniske, kan de interne elektroniske komponenter registrere fluktuationer og ændre outputtet, hvilket vil føre til overlappende deformation eller tvetydighed af bølgeformsbilledet, hvilket er let at forårsage fejldiagnosticering.
2.2 Skader af harmoniske på behandlings- og plejeinstrumenter
Der bruges mange elektroniske instrumenter i behandlingen, og det kirurgiske instrument er det mest beskadigede af harmoniske.Kirurgisk behandling refererer til behandling af laser, højfrekvent elektromagnetisk bølge, stråling, mikrobølge, ultralyd osv. alene eller i forbindelse med traditionel kirurgi.Relateret udstyr er udsat for harmonisk interferens, udgangssignalet vil indeholde rod eller direkte forstærke det harmoniske signal, hvilket forårsager kraftig elektrisk stimulation til patienter, og der er store sikkerhedsrisici ved behandling af nogle vigtige dele.Sygeplejeinstrumenter som f.eks. ventilatorer, pacemakere, EKG-monitorer osv. er tæt beslægtet med vagternes liv, og signalet fra nogle instrumenter er meget svagt, hvilket kan føre til forkert informationsindsamling eller endda manglende funktion, når de udsættes for harmoniske interferens, hvilket forårsager store tab for patienter og hospitaler.
3. Harmoniske kontrolforanstaltninger
I henhold til årsagerne til harmoniske kan behandlingsforanstaltningerne groft opdeles i følgende tre slags: reduktion af systemimpedansen, begrænsning af den harmoniske kilde og installation af filteranordningen.
3.1 Reducer systemimpedansen
For at opnå formålet med at reducere systemets impedans er det nødvendigt at reducere den elektriske afstand mellem det ikke-lineære elektriske udstyr og strømforsyningen, med andre ord for at forbedre forsyningsspændingsniveauet.For eksempel er hovedudstyret på et stålværk en lysbueovn, som oprindeligt brugte 35KV strømforsyning, og blev henholdsvis sat op en 35KV speciel strømforsyning af to 110KV understationer, og den harmoniske komponent var højere på 35KV samleskinnen.Efter brug af en afstand på kun 4 kilometer 220KV understation oprettet 5 35KV speciel linje strømforsyning, harmoniske på bussen væsentligt forbedret, ud over at anlægget også brugt en større kapacitet synkron generator, således at den elektriske afstand af disse ikke-lineære belastninger stærkt reduceret, så anlægget genererede harmonisk reduktion.Denne metode har den største investering, skal koordineres med elnetudviklingsplanlægningen og er velegnet til store industriprojekter, og hospitaler kræver uafbrudt kontinuerlig strømforsyning, generelt drevet af to eller flere transformerstationer, så denne metode er ikke en prioritet.
3.2 Begrænsende harmoniske kilder
Denne metode skal ændre konfigurationen af harmoniske kilder, begrænse arbejdstilstanden til at generere harmoniske i store mængder og koncentrere sig om at bruge enheder med harmonisk komplementaritet til at annullere hinanden.Frekvensen af karakteristiske harmoniske øges ved at øge konverterens fasenummer, og den effektive værdi af harmonisk strøm reduceres kraftigt.Denne metode skal omarrangere udstyrskredsløbet og koordinere brugen af instrumenter, som har høje begrænsninger.Hospitalet kan justere lidt efter sin egen situation, hvilket kan reducere mængden af harmoniske til en vis grad.
3.3 Installation af filterenheden
På nuværende tidspunkt er der to almindeligt anvendte AC-filterenheder: passiv filterenhed ogaktiv filterenhed (APF).Den passive filteranordning, også kendt som LC-filteranordningen, bruger princippet om LC-resonans til kunstigt at skabe en serieresonansgren for at give en meget lav impedanskanal for det specifikke antal harmoniske, der skal filtreres ud, så den ikke injiceres ind i elnettet.Den passive filterenhed har en enkel struktur og tydelig harmonisk absorptionseffekt, men den er begrænset til den naturlige frekvenss harmoniske, og kompensationsegenskaberne har stor indflydelse på netimpedansen (ved en specifik frekvens, gitterimpedansen og LC) filterenhed kan have en parallel resonans eller serieresonans).Active filter device (APF) er en ny type effektelektronisk enhed, som bruges til dynamisk at undertrykke harmoniske og kompensere reaktiv effekt.Den kan indsamle og analysere belastningens aktuelle signal i realtid, adskille hver harmonisk og reaktiv effekt og styre konverterens output med harmonisk og reaktiv strøm lige amplitude og omvendt kompensationsstrøm gennem controlleren for at udligne den harmoniske strøm i belastningen, for at opnå formålet med harmonisk kontrol.Aktivt filterEnheden har fordelene ved realtidssporing, hurtig respons, omfattende kompensation (reaktiv effekt og 2 ~ 31 harmoniske kan kompenseres på samme tid).
4 Specifik anvendelse af APF aktiv filteranordning i medicinske institutioner
Med den kontinuerlige forbedring af folks levestandard og accelerationen af befolkningens aldring stiger efterspørgslen efter medicinske tjenester støt, og den medicinske serviceindustri er ved at gå ind i en periode med hurtig vækst og den vigtigste og vigtigste repræsentant for den medicinske industri er hospitalet.På grund af hospitalets særlige sociale værdi og betydning er løsningen af dets strømkvalitetsproblem presserende.
4.1 APF valg
Fordelene ved harmonisk kontrol er først og fremmest at sikre den personlige sikkerhed for patienter og medicinsk personale, det vil sige at reducere eller eliminere den negative indvirkning af harmonisk kontrol på distributionssystemet, for at sikre normal drift af transformere og medicinske instrumenter ;For det andet afspejler det direkte de økonomiske fordele, det vil sige at sikre normal drift af lavspændingskapacitanskompensationssystemet, spille sin behørige rolle, reducere det harmoniske indhold i elnettet og forbedre effektfaktoren, reducere reaktivt effekttab , og forlænge udstyrets levetid.
Skaden af harmoniske for den medicinske industri er meget stor, et stort antal harmoniske vil påvirke ydeevnen og brugen af præcisionsinstrumenter og kan bringe personlig sikkerhed i fare i alvorlige tilfælde;Det vil også øge ledningens effekttab og lederens varme, reducere udstyrets effektivitet og levetid, så vigtigheden af harmonisk kontrol er indlysende.Gennem installation afaktivt filterenhed, formålet med harmonisk kontrol kan godt opnås, for at sikre sikkerheden for mennesker og udstyr.På kort sigt kræver harmonisk kontrol en vis mængde kapitalinvestering i det tidlige stadie;Men fra et langsigtet udviklingssynspunkt er APFaktiv filterenheder praktisk at vedligeholde i den senere periode og kan bruges i realtid, og de økonomiske fordele, som det medfører for at kontrollere harmoniske og de sociale fordele ved at rense elnettet, er også indlysende.
Indlægstid: 30-jun-2023