Применение активных фильтров — эффективный метод улучшения качества электроэнергии

Повсеместное использование нелинейных нагрузок, включающих в себя силовое электронное оборудование: вентильные преобразователи и агрегата частотного регулирования эл-привода, насыщенные трансформаторы и электродвигатели, могучие электрические печи и сварочное оборудование — привело к необходимости разработки и внедрения налаженности корректировки формы кривых тока и напряжения. Один-одинехонек из многообещающих способов заключения указанной задачи — использование конструктивных фильтров.

Существуют поочередная, параллельная и перемешанная топологии подключения конструктивных фильтров, принципиально же распознают два разновидности:

• поочередный функциональный фильтр;
• параллельный функциональный фильтр.

Поочередный функциональный фильтр

Поочередный фильтр по сущности приходит управляемым генератором напряжения и служит действенным заключением для компенсации провалов, фликера несимметрии и гармонических сочиняющих в напряжении сети.

Все же он располагает некие недочеты. Расчитанный на полный ток перегрузки, он располагает высшую мощность и, сообразно, стоимость. Не считая того, не может открыто поправлять токи перегрузки, присоединенной за ним, влияя на их только средством конфигурации напряжения. Значимым превосходством приходит исправление искаженной формы напряжения самостоятельно от природы возникновения искажений.

Принцип деяния и агрегат-схема поочередного фильтра изображена на рисунке 1. 

Параллельный функциональный фильтр

Характеристики параллельных фильтров обязаны иметься подобраны только для величин гармонических токов от нелинейной перегрузки. Очередное преимущество — принцип регулирования с корректировкой тока (фильтр как регулируемый источник тока) и связанное с сиим улучшение напряжения питания других потребителей. В эких сетях источники возмущений — употребляемые перегрузкой токи (THD(I) %>>THD(U)%). Суммарные гармонические преломления по току % постоянно выше, чем по напряжению. Разумно и наиболее быстродействующе поправлять первопричину. Для последовательного же фильтра в данном варианте подступает задачка убавления действия от наружных возмущений из сети, сначала по напряжению. Это утверждение можнож спорить, но стоимостной фактор подскажет конкретно этакую логику деяний! Этаким образом, участок использования параллельного фильтра — поближе к нелинейной перегрузке.

Корпоративным в теории фильтров приходит принцип регулирования по отклонению от данной величины, они два включают в себя датчики измеренных сигналов и агрегаты формирования опорных сигналов по напряжению либо току — по виду фильтра, сообразно. Следовательно, обязаны владеть полноценным быстродействием (0,02-0,5 мс) и порой отзыва 0,2-2 мс для сетей 50-60 Гц. Поэтому в качестве регулирующего ингредиента используют IGBT-транзисторы. Употребляется также принцип ШИМтр-регулирования (регулирование с использованием широтноимпульсной модуляции сигнала).

В идущих в ногу со временем условиях наследия единичной энергетической порядка РФ, беря во внимание статистику нечастых сбоев на центральных генерирующих мощностях, в передающих сетях, представляется наиболее занимательной задачка воздействия нелинейных потребителей на свою распределительную сеть.

Этому посвящено дальнейшее воссоздание.

Итак, ежели в сети находятся гармоники тока из-за наличия нелинейных нагрузок, превосходнейшим и всепригодным методом увеличения свойства электропитания приходит агрегат параллельных конструктивных фильтров. Рассмотрим этот фильтр на образце современной серии APF производства испанской компании CIRCUTOR, выпуск 2007-2008 гг. 

Фильтры APF обеспечивают компенсацию гармоник, асимметрии и фазового сдвига тока сети. APF обязан быть подключен параллельно питающей полосы, как изображено на рисунке 2. Тогда фильтр скомпенсирует пульсацию, асимметрию и отставание по фазе, вызванные службой нелинейной перегрузки, присоединенной гуще по направлению протекания тока. Принцип компенсации гармоник основан на инжектировании пульсирующего тока в противофазе, что истребляет гармоники, генерируемые перегрузкой.

Разновидности параллельных фильтров AF-APF

В зависимости от конфигурации делят немного разновидностей параллельных конструктивных фильтров:

Однофазные (AF 2) — для устранения гармоник, генерированных однофазной перегрузкой (2-проводные полосы), в том числе и компьютерные полосы.

Трехфазные 3-проводные (AF3-W) — фильтры такового разновидности созданы для устранения гармоник трехфазной симметричной порядка без нейтрального проводника — в том числе помех от ИБП(UPS) источников бесперебойного питания.

Трехфазные 4-проводные функциональные параллельные конструктивные: фильтры APF-4W производства Circutor принадлежат конкретно к всепригодному виду.

Фильтры могут решить вместе с тем четыре задачки:

• симметрирование напряжений (опосредованно сквозь симметрирование токов) сети (Network balansing);
• связанное с сиим понижение фактически до 0 тока нейтрали;
• угнетение токовых (и следовательно улучшения THD(I) и THD(U)) гармоник;
• PF-корректировка либо компенсация реактивной мощности (рост cosφ).

Ценность этих функций программируется. Агрегат хранит инвертор с 4 решениями, работающий по принципу генерации встречного противофазного тока «зеркальной» формы по отношению к искажениям в токе перегрузки. Важной особенностью установки APF приходит блочный принцип организации мощностей, что дозволяет бегло увеличивать призываемую определенную мощность. Основным превосходством 4-проводных фильтров приходит вероятность компенсации целых разновидностей гармоник, включая токи нулевой последовательности, и, в случае несимметричных нагрузок, они также способны балансировать токи меж различными фазами для минимизации тока нейтрали.

Поведение APF-фильтра в условиях ограничения тока

APF-фильтры функционируют в качестве источников тока и их эффективность ограничена своим номинальным током. Такой ограничивающий ток обозначается как I_limit и употребляется для устранения гармоник, асимметрии и запаздывания фаз.

При обычных условиях занятия, ежели нужный ток не добивается I_limit, APF скомпенсирует все реактивные элементы: гармоники, асимметрию и запаздывание фаз. Ежели перегрузке требуется компенсация с номиналом тока выше I_limit, тогда компенсирование запаздывания фаз (в зависимости от уставки) быть может автоматом отключено, а цельный номинальный ток будет пущен на компенсирование гармоник и запаздывания фаз. Ежели все-таки перегрузке требуется компенсирующий ток выше I_limit, тогда компенсирование асимметрии либо гармоник (в зависимости от уставок) будет также автоматом отключено и вся мощность фильтра будет предоставлена на исполнение функции с наивысшим ценностью.

В случае ежели активирована только функция компенсирования гармоник, а перегрузке требуется ток выше I_limit, компенсирование гармоник будет только частичным. Функция set-up при пуске дозволяет выполнить программирование ценностей меж функциями компенсирования (гармоник, асимметрии либо запаздывания фаз), не считая того, вероятен выбор приоритета для компенсирования отдельной гармонической составляющей. При правильной настройке фильтр не может перегрузиться, он может только недовыполнить в % компенсацию возмущений, в случае ежели даже его мощность водилась подобрана, к примеру, ошибочно.

Индивидуальности использования параллельных конструктивных фильтров APF

Фильтры APF разработаны именно для устранения гармоник, асимметрии и запаздывания фаз в низковольтных распределительных системах — до 1000 В с несколькими однофазными перегрузками (либо междуфазными), тот или другой генерируют этакие реактивные элементы.

Ток нейтрали фильтра APF в 1,5 однажды преимущественно фазного тока. Это значит, что в сбалансированной порядку APF может скомпенсировать до 40% третьей гармоники по фазе без заслуги I_limit (max-вероятного) тока на нейтрали. Для высших гармоник остаточный ток остается на нейтрали.

APF быть может найден параллельно с иными настроенными фильтрами либо с конденсаторными агрегатами, но только при договоре наличия режекционных фильтров. Компенсация cosφ обязана обеспечиваться расстроенными фильтрами с настройкой на p=7%, p=14% либо p=5,6%.

Со интегрированным в шкаф анализатором свойства и численности электроэнергии CVMk2 фильтр APF представляет из себя налаженность мониторинга и регулирования свойства электрической энергии.

C. В. ЖИГАРЕВ,

нач. технического отдела ООО «Вымпел»,

грам. Москва.