«Активный фильтр высших гармоник с компенсацией реактивной мощности

«Активный фильтр высших гармоник с
компенсацией реактивной мощности
для городских сетей низкого и среднего
напряжения»
ООО «Центр экспериментальной отработки инноваций ИрГТУ»
Докладчик: Кондрат С.А.
Особенности электрической энергии как
товара
Электрическая энергия – энергия определенного
вида, выступающая в процессе купли-продажи как
товар, отличающийся особыми свойствами:
- совпадением во времени процессов производства,
передачи, распределения и потребления;
- зависимостью характеристик качества
электрической энергии не только от процессов
производства, передачи и распределения, но и от
процессов потребления.
Что такое качество электрической энергии?
Качество электрической энергии – это степень
соответствия параметров электрической
энергии их установленным значениям
Ущерб потребителя от пониженного КЭ
Снижение экономических затрат при электроснабжении потребителей г.
Иркутска, связано с повышением качества электрической энергии и
повышением надежности электрооборудования.
Классификация технических средств, снижающих уровень высших
гармоник
Оптимальным решением по компенсации высших гармоник,
повышению надежности сети и снижению реактивной
составляющей являются активные фильтры
с использованием принципов широтно–импульсной модуляции
на повышенной частоте по требуемым законам.
Основные преимущества активных фильтров
по сравнению с другими устройствами:
- эффективная работа фильтров в реальном времени;
- возможность полной компенсации высших гармоник
напряжения или тока независимо от амплитуд и
начальных фаз гармоник;
- возможность компенсации потерь активной мощности в
преобразователе за счет поступления энергии в
накопитель от сети подзаряда накопителя от
дополнительного маломощного источника;
- возможность управлять качеством электроэнергии в
переходных процессах, обусловленных
высокодинамической нагрузкой;
- отсутствие дополнительных настроек фильтра.
Используемые прототипы для разработки устройства активной
фильтрации
1. Разработанная программа для расчета потерь мощности от влияния высших гармоник
2. Патент на полезную модель №42720 «Трехфазный активный электрический фильтр»
3. Патент на изобретение №2458381 «Однофазный активный электрический фильтр»
4. Патент на изобретение №2453964 «Компенсатор реактивной мощности»
Результаты моделирования активного фильтра
Трехфазный активный электрический фильтр состоит
из систем преобразования входной информации 1,
сумматоров 2, синхронизованной с сетью системой
формирования эталонного сигнала 3, широтноимпульсных модуляторов (ШИМ) 4, буферных каскадов
5, импульсных усилителей мощности 6, LC-фильтров 7,
мощной нелинейной нагрузки 8.
Результаты моделирования активного фильтра
Моделирование осуществлялось с использованием 11 гармоник (100 Гц; 150 Гц; 200 Гц; 250 Гц; 350
Гц; 450 Гц; 500 Гц; 650 Гц; 750 Гц; 800 Гц; 1000 Гц), наложенными на основную (первую) гармонику.
Таким образом, модель электрической сети представляет собой основной сигнал напряжения,
амплитудное значение которого составляет 220 В, а частота 50 Гц с наложенными на него гармониками
напряжения. Модель трехфазной электрической сети максимально приближена к реальной.
1 – реальный сигнал фазного
напряжения сети до включения
фильтра;
2 – фазное напряжение сети
после включения фильтра;
3 – сигнал ошибки.
Частотная характеристика сети
Электрическая принципиальная схема экспериментального активного фильтра
1 – драйверы ключей верхнего и нижнего уровня;
2 – режекторный фильтр;
3 – силовые модули транзисторов.
№
Параметры
п/п
1 Выходная мощность
2 Номинальный ток (ток сигнала ошибки)
3 Номинальное напряжение
Значение
700 Вт
2,5 А
220 В
Внешний вид экспериментальной модели активного фильтра
Экспериментальные данные показывают
эффективную работу активного фильтра.
Коэффициент n-ой гармонической составляющей
напряжения после включения фильтра по каждой
гармонике не превышает значения 0,03%. До
включения фильтра амплитудный спектр гармоник
изменялся от 0,03% до 1,86% относительно
основной гармоники.
Коэффициент искажения синусоидальности кривой
напряжения снизился до 0,18%.
Спасибо за внимание