Hoy en día, con el rápido desarrollo de la ciencia y la tecnología y la mejora continua del nivel médico, también va acompañado de la introducción de diversos equipos médicos avanzados a gran escala, que producen una gran cantidad de armónicos en estas instalaciones médicas, lo que provoca graves daños. a la seguridad eléctrica y al funcionamiento normal de los equipos médicos.El dispositivo de filtro activo se ha convertido en el dispositivo clave para resolver este problema.
1.1 Equipo médico
Hay una gran cantidad de componentes electrónicos de potencia en los equipos médicos, y estos dispositivos producirán una gran cantidad de armónicos durante el trabajo, causando contaminación.Los equipos más comunes son MRI (instrumento de resonancia magnética nuclear), máquina CT, máquina de rayos X, DSA (máquina de contraste cardiovascular), etc.Entre ellos, el pulso de RF y el campo magnético alterno se generan durante la operación de resonancia magnética para generar resonancia magnética nuclear, y tanto el pulso de RF como el campo magnético alterno traerán contaminación armónica.El puente rectificador del rectificador de alto voltaje en la máquina de rayos X producirá grandes armónicos cuando esté funcionando, y la máquina de rayos X es una carga transitoria, el voltaje puede alcanzar decenas de miles de voltios y el lado original de el transformador aumentará la carga instantánea de 60 a 70kw, lo que también aumentará la onda armónica de la red.
1.2 Equipo eléctrico
Los equipos de ventilación de los hospitales, como aires acondicionados, ventiladores, etc., y los equipos de iluminación, como las lámparas fluorescentes, producirán una gran cantidad de armónicos.Para ahorrar energía, la mayoría de los hospitales utilizan ventiladores y aires acondicionados de conversión de frecuencia.El convertidor de frecuencia es una fuente de armónicos muy importante, su tasa de distorsión de corriente armónica total THD-i alcanza más del 33%, producirá una gran cantidad de 5, 7 redes eléctricas de contaminación de corriente armónica.En los equipos de iluminación del interior del hospital existen una gran cantidad de lámparas fluorescentes, que además producirán una gran cantidad de corrientes armónicas.Cuando se conectan varias lámparas fluorescentes a una carga trifásica de cuatro cables, por la línea media fluirá una gran corriente de tercer armónico.
1.3 Equipos de comunicación
En la actualidad, los hospitales gestionan redes informáticas, lo que significa que el número de ordenadores, equipos de videovigilancia y audio es elevado, y son fuentes típicas de armónicos.Además, el servidor que almacena datos en el sistema de gestión de la red informática debe estar equipado con energía de respaldo, como un UPS.El UPS primero rectifica la energía de la red en corriente continua, parte de la cual se almacena en la batería y la otra parte se convierte en energía de CA regulada a través del inversor para suministrar energía a la carga.Cuando se alimenta el terminal de red, la batería suministra energía al inversor para continuar trabajando y asegurar el normal funcionamiento de la carga.Y sabemos que el rectificador y el inversor utilizarán tecnología IGBT y PWM, por lo que el UPS producirá una gran cantidad de corriente de 3, 5, 7 armónicos en el trabajo.
2. Daño de los armónicos al equipo médico.
De la descripción anterior, podemos encontrar que hay muchas fuentes de armónicos en el sistema de distribución del hospital, que producirán una gran cantidad de armónicos (siendo 3, 5, 7 armónicos como máximo) y contaminarán gravemente la red eléctrica, causando Problemas de calidad de energía como exceso de armónicos y sobrecarga de armónicos neutros.Estos problemas pueden afectar el uso de equipos médicos.
2.1 Daño de los armónicos al equipo de adquisición de imágenes
Debido al impacto de los armónicos, el personal médico suele experimentar fallos en los equipos.Estas fallas pueden causar errores de datos, imágenes borrosas, pérdida de información y otros problemas, o dañar los componentes de la placa de circuito, lo que hace que el equipo médico no pueda continuar funcionando normalmente.En particular, cuando algunos equipos de imágenes se ven afectados por armónicos, los componentes electrónicos internos pueden registrar fluctuaciones y cambiar la salida, lo que provocará una deformación superpuesta o ambigüedad de la imagen de la forma de onda, lo que es fácil de causar diagnósticos erróneos.
2.2 Daño de los armónicos a los instrumentos de tratamiento y enfermería.
Hay muchos instrumentos electrónicos utilizados en el tratamiento y el instrumento quirúrgico es el más dañado por los armónicos.El tratamiento quirúrgico se refiere al tratamiento con láser, ondas electromagnéticas de alta frecuencia, radiación, microondas, ultrasonido, etc. solos o en conjunto con la cirugía tradicional.Los equipos relacionados están sujetos a interferencias armónicas, la señal de salida contendrá desorden o amplificará directamente la señal armónica, causando una fuerte estimulación eléctrica a los pacientes, y existen importantes riesgos de seguridad al tratar algunas piezas importantes.Los instrumentos de enfermería como ventiladores, marcapasos, monitores de ECG, etc., están estrechamente relacionados con la vida de los guardianes, y la señal de algunos instrumentos es muy débil, lo que puede provocar una recopilación incorrecta de información o incluso dejar de funcionar cuando se someten a armónicos. interferencias, causando grandes pérdidas a pacientes y hospitales.
3. Medidas de control armónico
Según las causas de los armónicos, las medidas de tratamiento se pueden dividir aproximadamente en los siguientes tres tipos: reducir la impedancia del sistema, limitar la fuente de armónicos e instalar el dispositivo de filtrado.
3.1 Reducir la impedancia del sistema
Para lograr el propósito de reducir la impedancia del sistema, es necesario reducir la distancia eléctrica entre el equipo eléctrico no lineal y la fuente de alimentación, en otras palabras, mejorar el nivel de tensión de alimentación.Por ejemplo, el equipo principal de una acería es un horno de arco eléctrico, que originalmente usaba una fuente de alimentación de 35 KV y se instaló respectivamente una fuente de alimentación de línea especial de 35 KV mediante dos subestaciones de 110 KV, y el componente armónico era mayor en la barra colectora de 35 KV.Después del uso de una distancia de solo 4 kilómetros de subestación de 220 KV, se instalaron 5 líneas de suministro de energía especiales de 35 KV, los armónicos en el bus mejoraron significativamente, además de que la planta también utilizó un generador síncrono de mayor capacidad, de modo que la distancia eléctrica de estos no lineales Las cargas se redujeron mucho, por lo que la planta generó reducción armónica.Este método requiere la mayor inversión, debe coordinarse con la planificación del desarrollo de la red eléctrica y es adecuado para proyectos industriales a gran escala, y los hospitales requieren un suministro de energía continuo e ininterrumpido, generalmente alimentado por dos o más subestaciones, por lo que este método no es un prioridad.
3.2 Limitación de fuentes armónicas
Este método necesita cambiar la configuración de las fuentes de armónicos, limitar el modo de trabajo de generar armónicos en grandes cantidades y concentrarse en utilizar dispositivos con complementariedad armónica para cancelarse entre sí.La frecuencia de los armónicos característicos aumenta al aumentar el número de fases del convertidor y el valor efectivo de la corriente armónica se reduce considerablemente.Este método requiere reorganizar el circuito del equipo y coordinar el uso de instrumentos, lo que tiene grandes limitaciones.El hospital puede ajustarse ligeramente según su propia situación, lo que puede reducir la cantidad de armónicos hasta cierto punto.
3.3 Instalación del dispositivo de filtrado
En la actualidad, existen dos dispositivos de filtro de CA de uso común: dispositivo de filtro pasivo ydispositivo de filtro activo (APF).El dispositivo de filtro pasivo, también conocido como dispositivo de filtro LC, utiliza el principio de resonancia LC para crear artificialmente una rama de resonancia en serie para proporcionar un canal de muy baja impedancia para el número específico de armónicos que se filtrarán, de modo que no se inyecten. a la red eléctrica.El dispositivo de filtro pasivo tiene una estructura simple y un efecto de absorción de armónicos evidente, pero se limita a los armónicos de la frecuencia natural, y las características de compensación tienen una gran influencia en la impedancia de la red (a una frecuencia específica, la impedancia de la red y la LC El dispositivo de filtro puede tener una resonancia paralela o una resonancia en serie).El dispositivo de filtro activo (APF) es un nuevo tipo de dispositivo electrónico de potencia que se utiliza para suprimir dinámicamente los armónicos y compensar la potencia reactiva.Puede recopilar y analizar la señal actual de la carga en tiempo real, separar cada potencia armónica y reactiva, y controlar la salida del convertidor con corriente armónica y reactiva de igual amplitud y corriente de compensación inversa a través del controlador para compensar la corriente armónica en la carga. para lograr el propósito del control armónico.Filtro activoEl dispositivo tiene las ventajas de seguimiento en tiempo real, respuesta rápida y compensación integral (la potencia reactiva y 2 ~ 31 armónicos se pueden compensar al mismo tiempo).
4 Aplicación específica del dispositivo de filtro activo APF en instituciones médicas
Con la mejora continua del nivel de vida de las personas y la aceleración del envejecimiento de la población, la demanda de servicios médicos aumenta constantemente y la industria de servicios médicos está a punto de entrar en un período de rápido crecimiento, y el representante más significativo e importante de la industria médica. es el hospital.Debido al especial valor social y la importancia del hospital, la solución de su problema de calidad de energía es urgente.
4.1 Selección del FPA
Los beneficios del control de armónicos, en primer lugar, es garantizar la seguridad personal de los pacientes y del personal médico, es decir, reducir o eliminar el impacto adverso del control de armónicos en el sistema de distribución, para garantizar el funcionamiento normal de transformadores e instrumentos médicos. ;En segundo lugar, refleja directamente los beneficios económicos, es decir, garantizar el funcionamiento normal del sistema de compensación de capacitancia de bajo voltaje, desempeñar el papel que le corresponde, reducir el contenido de armónicos en la red eléctrica, mejorar el factor de potencia y reducir la pérdida de potencia reactiva. y prolongar la vida útil del equipo.
El daño de los armónicos a la industria médica es muy grande, una gran cantidad de armónicos afectará el rendimiento y el uso de instrumentos de precisión y puede poner en peligro la seguridad personal en casos graves;También aumentará la pérdida de potencia de la línea y el calor del conductor, reducirá la eficiencia y la vida útil del equipo, por lo que la importancia del control de armónicos es evidente.A través de la instalación defiltro activodispositivo, el propósito del control armónico se puede lograr bien, a fin de garantizar la seguridad de las personas y los equipos.A corto plazo, el control de armónicos necesita una cierta cantidad de inversión de capital en la etapa inicial;Sin embargo, desde el punto de vista del desarrollo a largo plazo, la APFdispositivo de filtro activoEs conveniente mantenerlo en el período posterior y se puede utilizar en tiempo real, y los beneficios económicos que aporta para controlar los armónicos y los beneficios sociales de purificar la red eléctrica también son obvios.
Hora de publicación: 30 de junio de 2023