4.1. Автоматичні конфігурації шунта та серії активних фільтрів.

Малюнок 3 показує, системної конфігурації однофазного

або трифазний шунт активний фільтр для фільтрації гармонік струму

з однофазної або трифазної діодного випрямляча з ємнісним

DC навантаження. Цей активний фільтр є одним з найбільш фундаментальних

конфігурації системи між різними видами чистий і гібрид

активні фільтри. Навантаження постійного струму може розглядатися в якості двигуном змінного струму

приводиться в дію інвертора ШІМ напруги джерела у багатьох випадках. Це

Активний фільтр з або без трансформатора підключена паралельно

з гармонійним з виробництва навантаження. Активний фільтр може бути

управляється на основі наступного "з прямим зв'язком" способом:

- Контролер виявляє миттєвої струм навантаження.

- Вона витягує гармоніки струму ILH від виміряної навантаженням

струму за допомогою цифрової обробки сигналів.

- Активний фільтр малює зрівняльний струм МАФ (=

-iLh) від напруги живлення утиліта VS, з тим, щоб скасувати

з гармонійних складових струму ILH.

Слід зазначити, що змінного струму індуктор Лак, який встановлений на стороні змінного струму

діодного випрямляча, відіграє важливу роль в експлуатації

Активний фільтр стабільно і правильно

Інжир. 3. Однофазні або трифазні шунтуючі активного фільтра

Малюнок 4 показує конфігурацію системи з однофазного

або трифазний серії активних фільтрів для фільтрації гармонік напруги

з однофазної або трифазної діодного випрямляча з ємнісним

DCнавантаження. Серія активний фільтр з'єднаний послідовно з

напруга живлення через утиліту трифазного трансформатора або

три однофазних трансформаторів. На відміну від шунта активного фільтра, серія активний фільтр управляється на основі наступних

"Зворотній зв'язок" спосіб:

- Контролер виявляє миттєвий струм живлення є.

- Вона витягує гармонійних складових струму ISHвід виявленого харчування

струм за допомогою цифрової обробки сигналу,

- Активний фільтр застосовує компенсує напругу VAF(=

Кіса) по первинній обмотці трансформатора. Це призводить до

значно знижувати витрата гармонік ISHструм при

коефіцієнт посилення зворотного зв'язку встановлений Kбути досить високим.

Наведені вище міркування дозволяють припустити, що "подвійні" відносини

існують в деяких деталях між шунта активного фільтра та серії

Активний фільтр.

Інжир. 4. однофазні або трифазні серії активних фільтрів

4.2. Трифазну напругу джерела і джерела струму pwm

перетворювачі.Є два типи силових ланцюгів, що застосовуються

в трифазних активних фільтрів; Напруга джерела PWMперетворювач

оснащений постійного струму конденсатора, який показаний на фіг. 5 (а), і

джерела струму ШІМ перетворювач оснащений постійного струму індуктора,

який показаний на рис. 5 (б). Вони схожі на силових ланцюгів

використовується для змінного струму приводів. Вони, однак, відрізняється тим,

їх поведінку, тому що активні фільтри діють як несинусоїдної струму

або джерела напруги. Автор віддає перевагу вольт-джерело

в джерела струму ШІМ перетворювача, тому що voltagesource

ШІМ перетворювач вище в ефективності, менше вартості,

і менше за фізичними розмірами, ніж струм джерела ШІМ перетворювача,

особливо в плані порівняння між постійного струму конденсатора

і постійного струму індуктора.

Крім того, модуль IGBT, який тепер доступний з

Ринок є більш підходящим для напруги джерела ШІМ перетворювача

тому що зворотний діод підключений зустрічно-паралельно

з кожним IGBT. Це означає, щоIGBTне вимагається

щоб забезпечити можливість зворотного блокуванням по собі, таким чином,

в результаті чого більшу гнучкість у конструкції приладу до компромісу

серед провідних і комутаційних втрат і можливостей короткого замикання

ніж зворотного блокування IGBT. З іншого боку,

Конвертер джерела струму ШІМ вимагає або послідовне з'єднання

традиційного IGBTі зворотного діода блокування в якості

показано на рис. 5 (б), або навпаки блокування IGBT, що призводить до

складнішу конструкцію пристрою і виготовлення, і трохи

гірші характеристики, ніж пристрої традиційного IGBTбез

зворотний Можливість блокування. Справді, майже всі активні фільтри,

були введені в практичне застосування в Японії взяли

Напруга джерела PWMперетворювач оснащений постійного струму конденсатора

в силовому ланцюзі.

Автори [22] описують шунтуючих активних фільтрів, що використовують

Напруга джерела PWMперетворювача і джерела струмуPWM

перетворювач з акцентом на їх порівнянь з різних точок

зору.

Інжир. 5. Ланцюги живлення, застосовні до трифазних активних фільтрів: ()

Напруга джерела PWMперетворювача і (б) джерела струму ШІМ перетворювач

4.3. Трифазні чисті активні фільтри.На фіг.6 показана докладна

конфігурації схеми трифазного шунтирующего активного фільтра.

Цей активний фільтр складається з наступних трьох частин; трифазний

Напруга джерела PWMперетворювач оснащений постійного струму конденсатора,

Схема управління і фільтр перемикання брижі. Управління

Схема заснована на передових цифровим контролером за допомогою

ЦСП, FPGA, та / АЦП цифрової обробки сигналів,

разом з оперативними і розділові підсилювачі для аналогових

обробка сигналів, і ефект Холла напруга / датчики струму.

Бажані характеристики пристроїв для активного фільтра може бути

резюмувати наступним чином:

- Напруга джерела PWMперетворювач з поточною неповнолітнього

Петля повинна забезпечувати можливість контролю компенсуючого

ток МАФ з діапазоні частот до

1 кГц. Це призводить до фільтрації гармонік в діапазоні

Домінантою 5 гармоніки струму в 25-гармоніки

струму. Несуча частота перетворювача ШІМ бажано

щоб бути вище, ніж 10 кГц.

- Ланцюги управління повинно витягти гармонійних складових струму ILH

від виявленого струму навантаження ILз як невеликі помилки, як

Можна по амплітуді і фазі, а не тільки в стаціонарному стані

але і в перехідних станів. Що стосується трифазних активних фільтрів,

миттєва активної і реактивної теорія харчування або так званих

"PQтеорія", [9,10], а перетворенняDQ[6,30], як правило, застосовуються до їх ланцюгів управління для гармонійного видобутку.

PQтеорія зобов'язані приймати трифазні

Напруга в ланцюзі управління, як показано на рис. 6. d-Q

перетворення потребує фазового автопідстроювання петлі (PLL) ланцюга, щоб

синхронізувати перетворення з частотою лінії і

фаза. Зверніть увагу, що PQтеорія охоплює більш широкі поняття

ніж перетворення d-Q.

- Невеликий за рейтингом перемикання брижі фільтр, призначений відповідно

повинен бути підключений паралельно якомога ближче

в напруга джерела ШІМ перетворювача. Завдання smallrated

фільтр для усунення пульсації перемикання ШІМ, викликані

робота з компенсуючий струм ПЧ.

Активний фільтр показано на рис. 6 все ще називають "чистим

Активний фільтр ", тому що малого рейтингу перемикання брижі фільтр

не дає можливості пом'якшення домінують 5th- і 7thharmonic

струми, отримані діодного випрямляча. формування

необхідності петля зворотного зв'язку напруга постійного струму дозволяє нарощувати і

регулювати напругу постійного струму без будь-яких джерел живлення [13]. (Побачити

Інжир. 13.)

Як правило, DCконденсатор можна розглядати як енергії

елемент для зберігання з теоретичної точки зору. Тим не менш,

Активний фільтр зазвичай не згадується як система акумулювання енергії

З практичної точки зору, оскільки кількість енергії

зберігається в постійному конденсатора набагато менше, ніж в

батареї або надпровідний магнітна котушка. Іншими словами,

Різниця в термінології між активним фільтром і

Система зберігання енергії виходить не від їх ланцюга відключення

конфігурація, але залежить в основному від того, їх зберігання енергії

потужність мала або велика.

Інжир. Конфігурація системи 6. Single-лінія трифазного активного фільтра

4.4. Тенденції в чистих активних фільтрів.В результаті гострої конкуренції

у вартості і продуктивності серед японських виробників,

хороший ринок розробила для чистих активних фільтрів для влади

Кондиціонування. В даний час, чисті активні фільтри стають

доступним через скорочення витрат в силових напівпровідникових приладів

(IGBT), їх допоміжні частини, і інтегрований цифровий контроль

схеми. Тим не менш, фактична ціна активних фільтрів на

Ринок сильно залежить від умов покупки.

Наприклад, FujiElectricв Японії вже поставив чистий

Активні фільтри місткістю від 10 до 400 кВА на ринку.

Активний фільтр може бути встановлений безпосередньо на низьковольтних

Промислова теплоенергетика в діапазоні напруг від 200 до 440 В.

З іншого боку, інший активний фільтр вимагає понижуючого

Трансформатор, коли він встановлений на потужності середньої напруги

Система. Практичне застосування активних фільтрів розширення

в та електроенергії комунальні послуги, промисловості, офіс-будівлях, лікарнях,

Водопостачання постачання і транспортування.

Список літератури [38-43] присвячені шунтирующий фільтр з активованим призначеної

для установки на системи розподілу електроенергії, страждаючого від

гармоніки посилення за рахунок послідовно і / або паралельно резонансів

між лінійними індуктивності і конденсаторів для корекції коефіцієнта потужності.

Активний фільтр, заснований на виявленні напруги на

точка установки регулюють таким чином, щоб представити

нескінченне опір зовнішнього ланцюга для фундаментальної

частота, а так само володіють низьким опором для гармонійних частот.

Коли активний фільтр встановлений на кінці

радіальна подачі розподіл електроенергії, успішно здійснює гармонійні

загасання протягом подачі розподілу. Це означає,

що активний фільтр діє як "гармонійного термінатора" просто

як термінатор 50-Ω, встановленого на кінцевий клемою сигналу

Лінія передачі.

В роботі [44] описує трифазну серії активний фільтр

що складається з трьох однофазних перетворювачів H-моста працює

на несучої частоти ШІМ 10 кГц, і невеликий рейтингом високочастотні

DCконденсатор. Постійного струму клеми активного фільтра

підключені до клем постійного струму трифазного діодного випрямляча

оснащений постійного струму конденсатора, утворюючи єдину постійного струму конденсатор

між активним фільтром і доданими випрямлячем. Задовільний

ефективність фільтрації була перевірена в три етапи

Експериментальна система розрахована на 200 В, 20 кВт і 50 Гц.

5. Гібридні активні фільтри для гармонійного струму

фільтрація

5.1. Конфігурації ланцюга. Два типи гібридних активних фільтрів

для гармонійного струму були запропоновані фільтрація нелінійних навантажень

в 1988 році [24] і в 1990 [26], відповідно. Малюнок 7

[24,25], і рис. 8 [26], показують, спрощені схеми включення

гібридних активних фільтрів. Пропозиція два гібриди

фільтри закликав силової електроніки дослідники / Інженери

зробити подальші дослідження з різних гібридних активних фільтрів, концентруючись

на практичному використанні [27-33].

Два гібридних фільтри засновані на комбінаціях

Активний фільтр, трифазний трансформатор (або три однофазних

трансформатори), і пасивний фільтр, що складається з двох singletuned

фільтри для 5th- і 7-гармонійних частот і

другого порядку фільтр високих частот налаштовані навколо 11-гармоніки

Частота. Хоча ці гібридні фільтри злегка відрізняються

У конфігурації схеми, вони майже те ж саме в експлуатації

принцип і ефективність фільтрації. Таке поєднання з

пасивний фільтр дозволяє значно скоротити

Оцінка активного фільтра. Завдання активного фільтра не

для компенсації гармонійних струмів, створюваних тиристорного випрямляча, але для досягнення "гармонійні ізоляції» між

поставка і навантаження [24]. Не в результаті, що не гармонійного резонансу

не відбувається, і не гармонійний струм тече в поставку.

Інжир. 7. Комбінація серії активного фільтру і шунта пасивний фільтр

Інжир. 8. Послідовне з'єднання активного фільтру і пасивний фільтр

5.2. Експериментальні сигналів.Цифри 9 до 11 показати експериментальні

сигнали, отримані з гібридного фільтра, показаного на

Інжир. 7. трифазний шестіпульсное тиристорний випрямляч з індуктивним

Навантаження постійного струму був використаний як гармонійного продукують навантаження.

тиристорний випрямляч розрахований на 200 В, 20 кВА і 50 Гц. від

Топ з п'яти сигналів В.Ф. є напруга на затискачах

шунтирующего пасивний фільтр, є є подача струму, якщо

струм, що протікає в пасивний фільтр, ILє струм навантаження,

і VAFє напруга на серії активного фільтра, який був

спостерігається в первинній обмотці трансформатора, як показано на фіг. 7.

Інжир. 9. Експериментальні осцилограми з LS= 2% на рис. 7

Малюнок 9 наведено експериментальні сигналів на перехідній

стан на початку серії активного фільтра в разі LS=

2% від трифазної 200-V, 20 кВА і 50 Гц бази. до

Активний фільтр був початий, велика кількість гармонік струму

все ще залишався в ЦЕ. Це означає, що "чистої" пасивного фільтра

забезпечує незадовільну роботу в умовах harmoniccurrent

фільтрація. Після почалося активний фільтр, є стала

практично синусоїдальної, який показує, що активний фільтр покращує

ефективність фільтрації пасивного фільтра.

На малюнку 10 наведено експериментальні сигналів у разі

LS= 5,6%. Перед активний фільтр був запущений, важкий паралельно

резонанс на 4-й гармоніки частоти відбулося в

Вся система. Цей резонанс значно посилюється невеликої

кількість 4-гармоніки струму в Іллінойс. Однак не гармоніки

резонанс з'явився після активного фільтра була розпочата.

Інжир. 10. Експериментальні осцилограми з LS= 5,6% на рис. 7

Інжир. 11. Експериментальні осцилограми з LS= 2% без навантаження стані

(IL = 0) на фіг. 7

Малюнок 11 наведені експериментальні сигналів без навантаження

(IL= 0) у разіLS= 2%. Хоча кількість тлі

гармоніки напруги існуючих на вході в пасивний фільтр

тільки 1%, гармонійний струм, що містяться в Досягається

було розпочато близько 10% до активного фільтра. Це означає, що

пасивний фільтр може поглинати несподіваний кількість гармоніки

струм від системи потужності на вході пасивного

фільтрувати та інші нелінійні навантаження на загальний подачі.

Після почалося активний фільтр, що не гармонійний струм не тече в пасивний

фільтр. Більш того, ні гармоніки напруги не з'явились на терміналах

пасивного фільтра, так як гармоніки тлі

Напруга було заблоковано активного фільтра [24].

Ці гібридні фільтри забезпечують життєздатні й ефективні рішення

для гармонійного струму фільтрації потужних тиристорних випрямлячів.

Тим не менш, вони відчувають труднощі в пошуку хорошого ринку, тому що

про необхідність трансформатора та складності

пасивний фільтр.