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White paper and application notes

Application Note - Improving multi-pulse Drives with Active Filters

This application note describes the possibilities to improve multi-pulse drives by applying relatively small Active Filter to the installation. Multi-pulse drives have several problems that causes them to behave like a non-ideal multi-pulse drive, e.g., the 5th harmonic is not fully eliminated. By using a well-tuned Active Filter inside the Multi-pulse drive, the drive can be adjusted to have a perfect multi-pulse behavior. It furthermore gives the opportunity to compensate the residual harmonics of the drive with the available capacity of the Active Filter. These improvements can be achieved even by retrofitting an Active Filter into existing multi-pulse drive applications.

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Application note: Global vs Local Compensation

This application note describes the benefits of global compensation over local compensation of harmonics in plants with numerous large variable speed drive, such as water treatment plants. By carefully applying global compensation instead of local compensation, a solution with a certain degree of redundancy is usually significantly more cost efficient. The results are general and does not only apply only to water treatment. It is also demonstrated that by carefully sizing a system, oversizing can be avoided.

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Comparing Harmonics Mitigation Techniques

The document at hand compares harmonic mitigation techniques in a range of applications and settings. Theoretical and practical comparisons are made between active and passive series and shunt filters. The overall context is to reduce harmonic loading in a drive system. Advantages and disadvantages of parallel and series approaches is discussed, as well as advantages and disadvantages of active and passive solutions. Practical results are discussed in a number of case studies.

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ADF Wireless Access Point

Using the ADF Dashboard in SCC2 software 2.1 or later, available for ADF P25/P100/P300, you can now switch to a smart-device friendly interface. This interface features a card-based Web User Interface (WUI) which enables simplified access from smart devices such as smart phones and tables (it still works great from your laptop or desktop). In addition to this, the card based WUI comes with an optimized web server capable of handling multiple transient connection, which ensures responsiveness.

Wireless access for ADF units

Wireless phone webpage rev2By ordering the ADF with an integrated Wireless Access Point (WAP), you can now access the ADF without connecting to the Ethernet cable, which is especially usable when the ADF is placed in inconvenient locations, or when setting up an ADF without an HMI.

Applications

The wireless access point simplifies commissioning and supervision of ADF systems, and in addition works as a portable, wireless HMI. The user interface is identical in smart phones, tablets or laptops, however the card-based UI automatically scales for an optimal presentation depending on screen size.

Hardware configuration

The wireless access point will use the ethernet connection on the SCC2. It is also possible to use a single wireless access point for several systems using a switch.

Parallel operation with Multi-Master

Sometimes more than a single active filter is needed to compensate the distortion created by a load. The modular approach used by Comsys offers the possibility to combine up to 6 modules (PPM) in one control-computer (SCC2). But what to do if even more power is needed?

For this, Comsys offers a Multi-Master setup to combine up to 15 control-computer together.

Multi-Master brings therefore the possibility to combine up to 90 power modules into one big ADF.

Multi-Master brings the possibility to combine up to 90 power modules into one big ADF

Communication

The backbone of the Multi-Master is the CAN communication used to transfer setpoints between the control-computer. A communication bus is constructed here where one of the ADFs will take over the roll of the master and all other ADFs will take the roll of a follower. The follower only does whatever the master tells them to do over the CAN interface.

Setup

The setup is very easy, by only giving each system an identification number, the communication can be established within seconds.

Multi Master networking

Compensation settings will then also be transferred from the master node to all the follower nodes.

Multi Master compensation

Operation

The operation of each ADF is, even during Multi-Master, completely independent. Starting, stopping and errors are not connected to the Multi-Master operation. The transferred information is how many systems are running at each moment and what the compensation setpoint is. Based on that each running ADF is generating the needed compensation current. If one ADF stops, then the information is distributed to all other systems and they will take over the workload of the stopped system immediately.

If for some reason the master stops, a new master will be identified directly, and it will take over the master role. This happens on the fly.

Redundancy

With Multi-Master it is possible to design a redundancy scheme on every level. N+1, N+2, 2N …

With the basic operations of the multi-master you directly get a basic redundancy already with 2 systems in the loop.

Real-time access, monitoring, and configuration

laptop and tablet 

Accessing the ADF Dashboard

The ADF Dashboard, or Web User Interface (WUI), allows control of the entire system via a web browser. By connecting your computer to the ADF system via Ethernet or a wireless adapter, you can access the ADF Dashboard using any standards-compliant modern web browser (like Internet Explorer, Edge, Chrome, Firefox, Safari). The ADF Dashboard is provided by a built-in web server and is available with all ADF Products.

Using the ADF Dashboard to configure your ADF systems

Each ADF system can be configured either via the module’s HMI directly or via the ADF Dashboard. When using the ADF Dashboard, no extra software or tools are needed to commission and configure the ADF. The easy-to-use interface enables quick and efficient commissioning of the ADF system, and provides a more advanced overview with customizable options than when using the HMI.

Monitoring power quality performance through the ADF Dashboard

In the ADF Dashboard, you can instantly view:

  • The power quality levels of your system
  • Your system status
  • The overall performance of the system
  • Power quality data
  • Phase order
  • Power levels
  • FFT bar charts
  • Waveforms
  • System configuration
  • Compensation configuration
  • Trigger events and warnings

Picture1
Measurement

Picture2
Spectrum view

Picture3
Waveform view

Click to enlarge the images

Remote support for your system

The ADF Dashboard leverages the remote support capabilities in several ways.

Remote support options:

  • Option 1: Comsys Support can connect to the system via VPN or remote desktop
  • Option 2: Log/trend files may be downloaded and sent to service/support

It is very easy with the ADFs ethernet and build in webserver to build a time saving remote access solution. For example via a VPN tunnel or a 3G/4G router you can access the ADFs web user interface. With such a setup it is possible to control the system remotely, monitor the status and even debug/troubleshoot an ADF.

The trend log and TFR download enables you to dive deep into a problem without being on site. This reduces the support cost and traveling time. It also allows you to get a quick overview of many systems from a central location.

Automated Diagnostics

The ADF performs a self-test during startup, providing human-readable error and information messages

The ADF performs a self-test during startup, providing human-readable error and information messages. Problems in the installation can be quickly and directly detected by the ADF. This makes the commissioning process fast, simple, safe and gives immediate results.

Resonance Detection 

The ADF Dashboard offers the possibilities to activate resonance detection. The ADF will automatically shut down individual harmonics when a resonance occurs, for example, if the resonance limit is set to 8%, the ADF will disable any harmonic with more than 8% voltage distortion - other harmonics keep running. This means, if a resonance occurs in the grid during operation, the ADF will not make it worse. When the ADF detects that the resonance is gone, compensation will automatically resume. Thus, this functionality helps protect the facility.

Compensation 2

Log Functionality 

ADF P100 and ADF P300 series of products include a transient fault recorder (TFR) and a trend log. With these, systems can be troubleshooted remotely, and problems can be detected not only in the ADF but also in the installation. The data is stored on a SD-card and can be obtained over the network. In the TFR, we can see waveforms, system state, control state, and ambient data. In the trend, we can se how the system has been performing over very long periods of time. These proprietary features help us give our customers the best possible support.

Log functionality 1
View of the trend file

Log functionality 2
View of the TRF file

 

Verzicht auf Stromwandler

ADF Power Tuning ist die einzige Lösung mit sensorloser Steuerung, weswegen wir gänzlich auf Stromwandler verzichten können.

no cts necessary

Kompensation ohne Stromwandler

Im Falle einer Nachrüstung oder bei einem komplizierten Aufbau kann es sehr schwierig sein, zusätzlich Stromwandler zu integrieren. Doch dank der sensorlosen Steuerung erledigt die ADF-Technologie die Kompensation auch ohne diese; die Frage nach Stromwandlern hat sich damit endgültig erledigt.

Vorteile der sensorlosen Steuerung

  • Mehr Flexibilität, was den Ort und die Art der Installation weiterer ADF-Einheiten betrifft
  • Insgesamt weniger Aufwand bei Installation und Kompensation
  • Subnetze lassen sich isolieren, und es lassen sich Hintergrundstörungen kompensieren, was die Flexibilität und die Anpassungsfähigkeit der ADF-Plattform noch mehr vergrößert.

Sensorless Control

Die sensorlose Steuerung steht nun für alle ADF-Produkte zur Verfügung. Lernen Sie jetzt unsere Lösungen kennen.

ADF Power Tuning: Bessere Stromqualität – wie erreichen wir dies?

Eine ADF-Einheit ist im Grunde ein sehr ausgefeilter computergesteuerter Stromgenerator, der unverzüglich jede Form von Kompensationsstrom erzeugen kann.

Das nachstehende Diagramm zeigt vereinfacht das Betriebsprinzip von ADF.

diagram

Jede ADF-Einheit wird parallel zu der gegebenenfalls zu kompensierenden Last geschaltet. Der Energiefluss des elektrischen Stromes zwischen Last und Netz wird gemessen und analysiert [ 1 ]; so wird das Vorkommen von Störungen festgestellt – wie Blindleistungs-Offsets und/oder Oberschwingungen .

Im Falle, dass eine solche Störung vorhanden ist, speist die ADF-Einheit Phasenströme [ 2 ] ein, die genau das Gegenteil darstellen zu den – beispielsweise – Oberschwingungen und/oder zum Blindleistungs-Offset. Dies geschieht, um das Verhalten der Last aufzuheben [ 3 ].

Das Ergebnis ist eine ideale Last mit nur minimalem Leistungsverlust und minimalen Störungen. Das Energieprofil erscheint dem Transformator dann ideal.

Folgendes Video gibt eine kurze Einführung in ADF Power Tuning.

ADF Power Tuning hilft bei folgenden Einsparungen:

1Platz

Da ein Modul mehrere Umrichter unterstützt, können Sie Platz sparen und für zukünftigen Bedarf flexibel bleiben.

2Geld

Die Energieeffizienz wird erhöht, und die Kosten für verschlissene Ausrüstung sinken.

3Zeit

Unnötige Unterbrechungen für die Wartung oder gar zum Austausch von Ausrüstung entfällt, was anderenfalls wegen unzureichender Stromqualität erforderlich wäre.

4Aufwand

Technologie von der Art wie ADF ist bereits in regulatorischen Anforderungen und Ausrüstungsgarantien eingeschrieben — und dieser Trend wird sich fortsetzen.

 
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Normeneinhaltung gewährleisten

Sie benötigen eine Lösung, die verlässlich mit bestehenden Normen übereinstimmt. Aber sollten Sie nicht auch über eine Lösung nachdenken, die Raum für Wachstum lässt? Mit ADF Power Tuning können Sie sorgenfrei in die Zukunft blicken, denn Sie wissen, mit dieser Lösung zur Oberschwingungsdämpfung alle erforderlichen Normen einhalten zu können.
Links zeigen wir einige Beispiele.

Ausrüstungsgarantien bewahren

Mit immer empfindlicherer Ausrüstung werden die Anforderungen an die technische Infrastruktur zunehmend strenger, gleichzeitig steigen aber auch die elektrischen Störungen. Machen Sie sich keine Gedanken darüber, dass Sie die Garantien auf die Ausrüstung verlieren – hiervor schützt eine stabile und zuverlässige Lösung zur Stromqualität.

Längere Lebensdauer der Ausrüstung

Eine zuverlässige Lösung zur Stromqualität stellt sicher, dass eine instabile Energieversorgung kompensiert wird. Mit ADF Power Tuning sinkt die Gefahr von Verschleiß, teuren Stillständen und eines erforderlichen Ersatzteilaustausches.

 

Wollen Sie mehr erfahren, wie sich die ADF-Technologie gegenüber herkömmlichen Produkten zur Kompensation der Stromqualität ausnimmt? Dann schauen Sie sich die SeiteTechnologievergleich an.

Vergleich verschiedener Technologien zur Stromqualität

Bisher wurden meist fest installierte elektromechanische und halbleitergesteuerte Filter und/oder Regler eingesetzt, die ein Verhalten begrenzen sollten, das zu Energieverschwendung führt. Diese Lösungen operieren in erster Linie unter Einsatz passiver Elemente auf einer festgelegten oder abgestuften Basis. Sie haben jedoch zahlreiche Nachteile:

  • Sie erhöhen die Verluste.
  • Sie sind installationsspezifisch.
  • Sie können sich nicht an dynamische Lastveränderungen anpassen.

Aktive dynamische Filter

Die Lösung von ADF Power Tuning lässt sich kaum schlagen, wie der Vergleich mit anderen Technologien zur Stromqualität zeigt. Dieses effiziente System führt zu nur geringen Verlusten, aber dafür hebt es zuverlässig unterschiedliche Störungen auf, ob es sich nun um Oberschwingungsbelastung oder Flicker handelt.

ADF Power Tuning ist leichter und kompakter, und das System ist nach den meisten einschlägigen Standards zertifiziert, zum Beispiel nach DNV GL, ABS und BV.

ADF vs. Multipuls vs. AFE vs. Passivfilter

Die nachstehende Tabelle zeigt die ADF-Technologie im Vergleich mit anderen Kompensationslösungen.

  ADF Multipuls AFE Passivfilter
Verluste green green red green
Gesamt-Oberschwingungsbelastung green yellow green red
Abmessungen green red yellow red
green niedrig yellow mittel red hoch
  ADF Multipuls AFE Passivfilter
Normeneinhaltung* blue half blue blue white
Spezifische Auswahl der Oberschwingungen blue white green white
Resonanzvernichtung blue white white white
Flickerkompensation blue white white white
Konfigurierbar blue white half blue white
Andere Lösungen erfüllen einige Ihrer Anforderungen. ADF Power Tuning erfüllt alle.

Das ADF-Produktsortiment

Unsere Produkte lösen zahlreiche Probleme und sind für die unterschiedlichsten Branchen geeignet. Wenden Sie sich an einen Experten in Ihrer Nähe, der Sie dabei berät, welche Lösungen für Sie genau richtig sind.

Hauptmerkmal ADF P100 ADF P200 ADF P300 ADF P700 Statcom
Kompakt, Wandmontage blue blue    
Oberschwingungskompensation blue blue blue blue
BlindleistungsKompensation blue blue blue blue
Resonanzvernichtung   blue    
Kompensation interharmonischer Störungen   blue    
Flickerkompensation blue   blue blue
Lastsymmetrierung blue   blue blue
Mittelspannungs-Anwendungen     blue blue
Mit Flüssigkeitskühlung erhältlich     blue blue
Vierleiter-Version blue      
Spannungsbereich 208 – 690 V 208 – 480 V 208 – 690 V Bis 36 kV
Industrie blue blue blue blue
Gewerbe blue blue blue  
Versorgungsunternehmen   blue blue blue
Schifffahrt, Offshore blue   blue  
Sensorlose Steuerung blue blue blue blue

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Feel free to download the pdf about Comsys ADF Technology
Hier können Sie unsere Broschüre zur ADF-Technologie von Comsys als PDF herunterladen.

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