Jakie są elementy hybrydowego filtra aktywnego?

Jako dostawca hybrydowych filtrów aktywnych często jestem pytany o kluczowe komponenty, z których składają się te wyrafinowane urządzenia. W tym poście na blogu zagłębię się w różne elementy hybrydowego filtra aktywnego, wyjaśniając ich funkcje i sposób, w jaki współdziałają, aby zapewnić skuteczną redukcję harmonicznych i poprawę jakości energii.

1. Przetwornik energoelektroniczny

Sercem hybrydowego filtra aktywnego jest przetwornik energoelektroniczny. Odpowiada za generowanie prądów kompensacyjnych wprowadzanych do systemu elektroenergetycznego w celu przeciwdziałania prądom harmonicznym. Najczęściej stosowanym typem konwertera energoelektronicznego w hybrydowych filtrach aktywnych jest falownik źródła napięcia (VSI).

VSI składa się z szeregu urządzeń półprzewodnikowych mocy, takich jak izolowane tranzystory bipolarne z bramką (IGBT). Te tranzystory IGBT są sterowane techniką modulacji szerokości impulsu (PWM). Sygnał PWM określa wzór przełączania tranzystorów IGBT, który z kolei kontroluje wielkość i fazę napięcia wyjściowego VSI. Dostosowując napięcie wyjściowe, VSI może generować wymagane prądy kompensacyjne.

Przekształtnik energoelektroniczny musi mieć szybki czas reakcji, aby móc śledzić szybko zmieniające się prądy harmoniczne w systemie elektroenergetycznym. Musi także być w stanie wytrzymać duże poziomy mocy, ponieważ wymagane jest wprowadzenie znacznych ilości prądu kompensacyjnego.

2. System sterowania

Układ sterowania Hybrydowego Filtra Aktywnego odgrywa kluczową rolę w jego działaniu. Odpowiada za wykrywanie prądów harmonicznych w systemie elektroenergetycznym i obliczanie odpowiednich prądów kompensacyjnych, które mają być generowane przez przekształtnik energoelektroniczny.

System sterowania składa się zazwyczaj z jednostki wykrywającej harmoniczne i jednostki generującej prąd odniesienia. Jednostka wykrywająca harmoniczne wykorzystuje różne techniki, takie jak szybka transformata Fouriera (FFT), do analizy kształtu fali prądu w systemie elektroenergetycznym i identyfikacji składowych harmonicznych. Po wykryciu składowych harmonicznych jednostka generująca prąd odniesienia oblicza prądy odniesienia, które powinien generować przetwornik energoelektroniczny, aby wyeliminować prądy harmoniczne.

Oprócz wykrywania prądu harmonicznego i obliczania prądu odniesienia, system sterowania musi również zapewniać stabilność i niezawodność hybrydowego filtra aktywnego. Monitoruje warunki pracy filtra, takie jak temperatura elementów półprzewodnikowych mocy i napięcie obwodu pośredniego, i podejmuje odpowiednie działania w przypadku wykrycia jakichkolwiek nietypowych warunków.

3. Elementy filtra pasywnego

Hybrydowe filtry aktywne łączą zalety filtrów aktywnych i pasywnych. Pasywne elementy filtra są ważną częścią hybrydowego filtra aktywnego. Stosowane są głównie w celu zapewnienia ścieżki o niskiej impedancji dla prądów harmonicznych przy określonych częstotliwościach.

Najpopularniejszymi elementami filtrów pasywnych są cewki indukcyjne i kondensatory. Komponenty te są połączone w różnych konfiguracjach, np. szeregowo lub równolegle, tworząc obwody rezonansowe. Każdy obwód rezonansowy jest dostrojony do określonej częstotliwości harmonicznej, dzięki czemu może skutecznie absorbować prądy harmoniczne o tej częstotliwości.

Filtry pasywne mają tę zaletę, że są stosunkowo proste i opłacalne. Mogą obsługiwać duże ilości prądu harmonicznego bez zużywania znacznej ilości energii. Mają one jednak ograniczenia w zakresie selektywności częstotliwości i możliwości adaptacji. Łącząc je z filtrami aktywnymi, hybrydowy filtr aktywny może pokonać te ograniczenia i zapewnić lepszą wydajność.

4. DC – Kondensator łączący

Kondensator obwodu pośredniego jest ważnym elementem energoelektronicznego przetwornika hybrydowego filtra aktywnego. Podłączany jest pomiędzy prostownikiem wejściowym a falownikiem wyjściowym przetwornicy.

Główną funkcją kondensatora obwodu pośredniego jest magazynowanie energii i utrzymywanie stabilnego napięcia prądu stałego. Podczas pracy przetwornicy energoelektronicznej przepływający przez nią prąd nie jest stały. Kondensator obwodu pośredniego zapewnia bufor wygładzający wahania prądu i napięcia. Pomaga to zapewnić stabilność napięcia na falowniku, co jest niezbędne do prawidłowej pracy przetwornicy.

Rozmiar i parametry kondensatora obwodu pośredniego są starannie dobierane w oparciu o moc znamionową hybrydowego filtra aktywnego i wymagania systemu sterowania. Większy kondensator może zapewnić większe magazynowanie energii i lepszą stabilność napięcia, ale zwiększa również koszt i rozmiar filtra.

5. Transformator interfejsowy

Transformator interfejsowy służy do podłączenia Hybrydowego Filtra Aktywnego do systemu zasilania. Służy kilku ważnym celom.

Po pierwsze, zapewnia izolację galwaniczną pomiędzy systemem zasilania a filtrem aktywnym. Izolacja ta pomaga chronić filtr aktywny przed przepięciami wysokiego napięcia i awariami w systemie elektroenergetycznym, a także zapobiega wpływowi zakłóceń z filtra aktywnego na system elektroenergetyczny.

Po drugie, transformator interfejsowy może służyć do dopasowania poziomów napięcia pomiędzy systemem zasilania a filtrem aktywnym. Napięcie wyjściowe przetwornicy energoelektronicznej nie może być takie samo jak napięcie systemu elektroenergetycznego. Transformator interfejsu może zwiększać lub zmniejszać napięcie, aby zapewnić prawidłowe połączenie.

Wreszcie transformator interfejsowy może również pomóc w poprawie wydajności hybrydowego filtra aktywnego poprzez redukcję zniekształceń harmonicznych w systemie zasilania. Może działać jako część ogólnego obwodu filtra i dodatkowo wzmacniać efekt filtrowania.

Zasada działania hybrydowych filtrów aktywnych

Wszystkie te elementy działają w harmonii, aby osiągnąć skuteczną kompensację harmonicznych. Jednostka wykrywania harmonicznych w systemie sterowania stale monitoruje prąd w systemie elektroenergetycznym i identyfikuje składowe harmoniczne. Na podstawie informacji o wykrytych harmonicznych jednostka wytwarzająca prąd odniesienia oblicza prądy odniesienia.

Przetwornik energoelektroniczny generuje następnie prądy kompensacyjne zgodnie z prądami odniesienia. Te prądy kompensacyjne są wprowadzane do systemu elektroenergetycznego poprzez transformator interfejsowy. Tymczasem elementy filtra pasywnego pochłaniają prądy harmoniczne o dostrojonych częstotliwościach. Kondensator obwodu pośredniego zapewnia stabilną pracę przetwornicy energoelektronicznej.

Zalety hybrydowych filtrów aktywnych

Hybrydowe filtry aktywne oferują kilka zalet w porównaniu z tradycyjnymi filtrami aktywnymi lub pasywnymi. Zapewniają wysoki stopień kompensacji harmonicznych w szerokim zakresie częstotliwości. Połączenie elementów aktywnych i pasywnych pozwala im obsługiwać duże ilości prądu harmonicznego przy stosunkowo niskich kosztach. W porównaniu z filtrami pasywnymi można je również lepiej dostosować do zmieniających się warunków systemu elektroenergetycznego.

Jeśli szukasz rozwiązania poprawiającego jakość zasilania w systemie elektrycznym poprzez redukcję harmonicznych,Aktywny filtr harmoniczny,Filtr harmoniczny AcIAktywny filtr mocysą doskonałym wyborem. Nasze hybrydowe filtry aktywne dzięki dobrze zaprojektowanym komponentom mogą spełnić Twoje specyficzne wymagania.

Skontaktuj się z nami w sprawie zakupu

Rozumiemy, że każdy system zasilania jest wyjątkowy i możesz mieć specyficzne wymagania dotyczące ograniczania harmonicznych. Niezależnie od tego, czy masz do czynienia z zastosowaniami przemysłowymi na małą skalę, czy z komercyjnym systemem zasilania na dużą skalę, nasz zespół ekspertów może zapewnić profesjonalne porady i dostosowane do indywidualnych potrzeb rozwiązania.

Jeśli zainteresowały Cię nasze Hybrydowe Filtry Aktywne i chciałbyś omówić szczegóły zakupu, zapraszamy do kontaktu. Dokładamy wszelkich starań, aby zapewnić Państwu produkty wysokiej jakości i doskonałą obsługę posprzedażną.

Referencje

• Hingorani, NG i Gyugyi, L. (2000). Zrozumienie FAKTÓW: koncepcje i technologia elastycznych systemów przesyłowych prądu przemiennego. Prasa IEEE.
• Akagi, H., Kanazawa, Y. i Nabae, A. (1984). Natychmiastowe kompensatory mocy biernej składające się z urządzeń przełączających bez elementów magazynujących energię. Transakcje IEEE dotyczące zastosowań przemysłowych, 20(3), 625–630.