De nos jours, avec le développement rapide de la science et de la technologie et l'amélioration continue du niveau médical, cela s'accompagne également de l'introduction de divers équipements médicaux avancés à grande échelle, qui produisent un grand nombre d'harmoniques dans ces installations médicales, ce qui entraîne de graves dommages. à la sécurité électrique et au fonctionnement normal des équipements médicaux.Le dispositif de filtrage actif est devenu le dispositif clé pour résoudre ce problème.
1.1 Équipement médical
Il existe un grand nombre de composants électroniques de puissance dans les équipements médicaux, et ces appareils produiront un grand nombre d'harmoniques pendant le travail, provoquant une pollution.Les équipements les plus courants sont l'IRM (instrument de résonance magnétique nucléaire), l'appareil de tomodensitométrie, l'appareil à rayons X, le DSA (appareil de contraste cardiovasculaire), etc.Parmi eux, des impulsions RF et un champ magnétique alternatif sont générés pendant le fonctionnement de l'IRM pour générer une résonance magnétique nucléaire, et les impulsions RF et le champ magnétique alternatif entraîneront une pollution harmonique.Le pont redresseur du redresseur haute tension de la machine à rayons X produira de grandes harmoniques lorsqu'il fonctionnera, et la machine à rayons X est une charge transitoire, la tension peut atteindre des dizaines de milliers de volts et le côté original de le transformateur augmentera la charge instantanée de 60 à 70 kW, ce qui augmentera également l'onde harmonique du réseau.
1.2 Équipement électrique
Les équipements de ventilation dans les hôpitaux tels que les climatiseurs, les ventilateurs, etc., et les équipements d'éclairage tels que les lampes fluorescentes produiront un grand nombre d'harmoniques.Afin d'économiser de l'énergie, la plupart des hôpitaux utilisent des ventilateurs et des climatiseurs à conversion de fréquence.Le convertisseur de fréquence est une source harmonique très importante, son taux de distorsion de courant harmonique total THD-i atteint plus de 33%, produira un grand nombre de 5, 7 réseaux électriques de pollution de courant harmonique.Dans l'équipement d'éclairage à l'intérieur de l'hôpital, il y a un grand nombre de lampes fluorescentes, qui produiront également un grand nombre de courants harmoniques.Lorsque plusieurs lampes fluorescentes sont connectées à une charge triphasée à quatre fils, la ligne médiane fera circuler un courant de troisième harmonique important.
1.3 Équipement de communication
À l'heure actuelle, les hôpitaux gèrent un réseau informatique, ce qui signifie qu'il y a beaucoup d'ordinateurs, d'équipements de vidéosurveillance et d'audio, et ce sont des sources d'harmoniques typiques.De plus, le serveur qui stocke les données dans le système de gestion du réseau informatique doit être équipé d'une alimentation de secours telle qu'un UPS.L'onduleur redresse d'abord l'alimentation secteur en courant continu, dont une partie est stockée dans la batterie, et l'autre partie est convertie en alimentation CA régulée via l'onduleur pour alimenter la charge.Lorsque la borne secteur est alimentée, la batterie alimente l'onduleur pour continuer à fonctionner et assurer le fonctionnement normal de la charge.Et nous savons que le redresseur et l'onduleur utiliseront la technologie IGBT et PWM, de sorte que l'onduleur produira beaucoup de courant harmonique 3, 5, 7 au travail.
2. Dommages causés par les harmoniques aux équipements médicaux
D'après la description ci-dessus, nous pouvons constater qu'il existe de nombreuses sources d'harmoniques dans le système de distribution de l'hôpital, qui produiront un grand nombre d'harmoniques (avec 3, 5, 7 harmoniques au maximum) et pollueront sérieusement le réseau électrique, provoquant problèmes de qualité de l’énergie tels que l’excès d’harmoniques et la surcharge harmonique neutre.Ces problèmes peuvent affecter l’utilisation du matériel médical.
2.1 Dommages causés par les harmoniques aux équipements d'acquisition d'images
En raison de l’impact des harmoniques, le personnel médical est souvent confronté à des pannes d’équipement.Ces défauts peuvent provoquer des erreurs de données, des images floues, des pertes d'informations et d'autres problèmes, ou endommager les composants du circuit imprimé, empêchant ainsi l'équipement médical de continuer à fonctionner normalement.En particulier, lorsque certains équipements d'imagerie sont affectés par des harmoniques, les composants électroniques internes peuvent enregistrer des fluctuations et modifier la sortie, ce qui entraînera une déformation superposée ou une ambiguïté de l'image de la forme d'onde, ce qui risque facilement de provoquer un diagnostic erroné.
2.2 Dommages causés par les harmoniques aux instruments de traitement et de soins infirmiers
Il existe de nombreux instruments électroniques utilisés dans le traitement, et l’instrument chirurgical est le plus endommagé par les harmoniques.Le traitement chirurgical fait référence au traitement au laser, aux ondes électromagnétiques à haute fréquence, aux rayonnements, aux micro-ondes, aux ultrasons, etc., seuls ou en conjonction avec la chirurgie traditionnelle.L'équipement associé est soumis à des interférences harmoniques, le signal de sortie contiendra des parasites ou amplifiera directement le signal harmonique, provoquant une forte stimulation électrique des patients, et il existe des risques de sécurité majeurs lors du traitement de certaines pièces importantes.Les instruments de soins infirmiers tels que les ventilateurs, les stimulateurs cardiaques, les moniteurs ECG, etc. sont étroitement liés à la vie des tuteurs et le signal de certains instruments est très faible, ce qui peut entraîner une collecte d'informations incorrecte ou même un échec de travail lorsqu'ils sont soumis à des harmoniques. interférences, causant de lourdes pertes aux patients et aux hôpitaux.
3. Mesures de contrôle des harmoniques
Selon les causes des harmoniques, les mesures de traitement peuvent être grossièrement divisées en trois types : réduire l'impédance du système, limiter la source d'harmoniques et installer le dispositif de filtrage.
3.1 Réduire l'impédance du système
Pour atteindre l'objectif de réduction de l'impédance du système, il est nécessaire de réduire la distance électrique entre l'équipement électrique non linéaire et l'alimentation, en d'autres termes, d'améliorer le niveau de tension d'alimentation.Par exemple, l'équipement principal d'une aciérie est un four à arc électrique, qui utilisait à l'origine une alimentation de 35 KV, et qui était respectivement mis en place une alimentation de ligne spéciale de 35 KV par deux sous-stations de 110 KV, et la composante harmonique était plus élevée sur la barre omnibus de 35 KV.Après avoir utilisé une sous-station de 220KV sur une distance de seulement 4 kilomètres, mis en place une alimentation de ligne spéciale de 5 35KV, les harmoniques sur le bus se sont considérablement améliorées, en plus de l'usine a également utilisé un générateur synchrone de plus grande capacité, de sorte que la distance électrique de ces non-linéaires les charges ont été considérablement réduites, de sorte que l'installation a généré une réduction des harmoniques.Cette méthode nécessite le plus gros investissement, doit être coordonnée avec la planification du développement du réseau électrique et convient aux projets industriels à grande échelle, et les hôpitaux nécessitent une alimentation électrique continue et ininterrompue, généralement alimentée par deux sous-stations ou plus, cette méthode n'est donc pas une priorité.
3.2 Limitation des sources d'harmoniques
Cette méthode nécessite de modifier la configuration des sources d'harmoniques, de limiter le mode de fonctionnement de génération d'harmoniques en grande quantité et de se concentrer sur l'utilisation de dispositifs à complémentarité harmonique pour s'annuler mutuellement.La fréquence des harmoniques caractéristiques augmente en augmentant le nombre de phases du convertisseur, et la valeur efficace du courant harmonique est considérablement réduite.Cette méthode nécessite de réorganiser le circuit des équipements et de coordonner l’utilisation des instruments, ce qui présente de grandes limites.L'hôpital peut s'ajuster légèrement en fonction de sa propre situation, ce qui peut réduire dans une certaine mesure la quantité d'harmoniques.
3.3 Installation du dispositif de filtrage
À l'heure actuelle, il existe deux dispositifs de filtrage CA couramment utilisés : le dispositif de filtrage passif etdispositif de filtrage actif (APF).Le dispositif de filtre passif, également connu sous le nom de dispositif de filtre LC, utilise le principe de résonance LC pour créer artificiellement une branche de résonance en série afin de fournir un canal à très faible impédance pour le nombre spécifique d'harmoniques à filtrer, afin qu'il ne soit pas injecté. dans le réseau électrique.Le dispositif de filtre passif a une structure simple et un effet d'absorption harmonique évident, mais il est limité aux harmoniques de la fréquence naturelle, et les caractéristiques de compensation ont une grande influence sur l'impédance du réseau (à une fréquence spécifique, l'impédance du réseau et le LC le dispositif de filtrage peut avoir une résonance parallèle ou une résonance série).Le dispositif de filtre actif (APF) est un nouveau type de dispositif électronique de puissance utilisé pour supprimer dynamiquement les harmoniques et compenser la puissance réactive.Il peut collecter et analyser le signal actuel de la charge en temps réel, séparer chaque puissance harmonique et réactive et contrôler la sortie du convertisseur avec un courant harmonique et réactif d'amplitude égale et un courant de compensation inverse via le contrôleur pour compenser le courant harmonique dans la charge, afin d'atteindre l'objectif de contrôle harmonique.Filtre actifL'appareil présente les avantages d'un suivi en temps réel, d'une réponse rapide, d'une compensation complète (la puissance réactive et 2 à 31 harmoniques peuvent être compensées en même temps).
4 Application spécifique du dispositif de filtre actif APF dans les établissements médicaux
Avec l'amélioration continue du niveau de vie des gens et l'accélération du vieillissement de la population, la demande de services médicaux augmente régulièrement et le secteur des services médicaux est sur le point d'entrer dans une période de croissance rapide et constitue le représentant le plus important et le plus important de l'industrie médicale. c'est l'hôpital.En raison de la valeur sociale particulière et de l’importance de l’hôpital, la solution du problème de la qualité de l’énergie électrique est urgente.
4.1 Sélection de l'APF
Les avantages du contrôle harmonique sont avant tout d'assurer la sécurité personnelle des patients et du personnel médical, c'est-à-dire de réduire ou d'éliminer l'impact négatif du contrôle harmonique sur le système de distribution, d'assurer le fonctionnement normal des transformateurs et des instruments médicaux. ;Deuxièmement, cela reflète directement les avantages économiques, c'est-à-dire assurer le fonctionnement normal du système de compensation de capacité basse tension, jouer le rôle qui lui revient, réduire le contenu harmonique dans le réseau électrique et améliorer le facteur de puissance, réduire la perte de puissance réactive. , et prolonger la durée de vie de l'équipement.
Les dommages causés par les harmoniques à l'industrie médicale sont très importants : un grand nombre d'harmoniques affecteront les performances et l'utilisation des instruments de précision et peuvent mettre en danger la sécurité des personnes dans des cas graves ;Cela augmentera également la perte de puissance de la ligne et la chaleur du conducteur, réduira l'efficacité et la durée de vie de l'équipement, de sorte que l'importance du contrôle des harmoniques va de soi.Grâce à l'installation defiltre actifdispositif, l'objectif du contrôle harmonique peut être bien atteint, de manière à assurer la sécurité des personnes et des équipements.À court terme, le contrôle des harmoniques nécessite un certain investissement en capital au début ;Cependant, du point de vue du développement à long terme, l'APFdispositif de filtrage actifest pratique à entretenir plus tard et peut être utilisé en temps réel, et les avantages économiques qu'il apporte pour contrôler les harmoniques et les avantages sociaux de la purification du réseau électrique sont également évidents.
Heure de publication : 30 juin 2023