Výkonové aktívne filtre Harmonické zložky 1 Výkonové aktívne filtre jednotkový, resp. nastaviteľný účinník na strane siete (cos =1), harmonický tvar odoberaného aj rekuperovaného prúdu (minimálny deformačný výkon, minimálny obsah harmonických zložiek). Paralelný (derivačný) aktívny filter: generuje zhodné zložky prúdu opačného smeru a vnáša ich do siete, generuje jalovú zložku 1. harmonickej prúdu, veľmi rýchla kompenzácia, generovaním spätných zložiek prúdu upravuje nesymetrickú záťaž. Výhody oproti pasívnym filtrom: nevytvárajú “ostré” rezonančné obvody, nie sú preťažované kondenzátory, nerozlaďujú sa dôsledkom starnutia častí filtra, vylepšujú prúd, priamo napätie, alebo oboje. aktívny filter

Sériový aktívny filter: Harmonické zložky 2 Sériový aktívny filter: generuje zhodné zložky napätia, čiže udržuje amplitúdu napätia, kompenzuje poklesy a špičky, odstraňuje harmonické, zaisťuje symetrické rozloženie napätia, dodáva energiu pri výpadku napájacieho napätia. Sériový aktívny filter Zmiešaný paralelný pasívny a sériový aktívny filter

Sériový aktívny filter: Paralelný aktívny filter: Harmonické zložky 3 Sériový aktívny filter: generuje zložky napätia, čiže udržuje amplitúdu napätia, kompenzuje poklesy a špičky, umožňuje reguláciu napätia, kompenzuje blikanie. Paralelný aktívny filter: kompenzuje hlavne harmonické prúdu,

Zapojenie paralelného jednofázového Harmonické zložky 4 Zapojenie paralelného jednofázového kompenzačného meniča napäťového typu

Časový priebeh záťažového, sieťového a kompenzačného prúdu Harmonické zložky 5 Časový priebeh záťažového, sieťového a kompenzačného prúdu

Určenie kompenzačného prúdu: Harmonické zložky 6 Princíp činnosti dynamického výkonového aktívneho filtra v ustálenom stave Zmiešaný paralelný pasívny a paralelný aktívny filter Určenie kompenzačného prúdu: z činného výkonu napr. meraním paralelný pasívny filter ̵ amplitúdy prúdu aj napätia paralelný aktívny filter harmonickou analýzou prúdu záťaže:

Bloková schéma riadiacich obvodov aktívneho filtra Harmonické zložky 7 Amplitúda a fáza 1. harmonickej: Amplitúda sieťového prúdu, ktorý je vo fáze so sieťovým napätím: Kompenzačný – doplnkový prúd: Referenčný kompenzačný prúd doplnený o krytie strát v meniči: Bloková schéma riadiacich obvodov aktívneho filtra

Principiálna schéma trojfázového Harmonické zložky 8 Principiálna schéma trojfázového kompenzačného meniča + T D C U 1 3 5 dc 2 4 6 T – IGBT tranzistory

Trojfázové zapojenie kombinovaného Harmonické zložky 9 Trojfázové zapojenie kombinovaného aktívneho filtra

Možnosti realizácie dynamického výkonového aktívneho filtra Harmonické zložky 10 Možnosti realizácie dynamického výkonového aktívneho filtra Návrh výkonových aktívnych filtrov s vysokými kvalitatívnymi parametrami: vysoký merný výkon, vysoká spínacia frekvencia, dostatočná napäťová a prúdová preťažiteľnosť, dostatočne rýchla odozva a doba regulácie Najvhodnejšími výkonovými polovodičovými súčiastkami sa javia: vypínacie tyristory GTO a GCT s bipolárnou štruktúrou, pre oblasť veľmi veľkých výkonov (> 1 MW), nízkych spínacích frekvencií (0,6 – 2 kHz), VN aplikácie (~ 3 kV), tranzistory IGBT s kombinovanou štruktúrou, pre oblasť veľkých výkonov (0,5 – 1 MW), stredných spínacích frekvencií (0,6 – 20 kHz), VN aplikácie (~ 1,5 kV), vypínacie tyristory MCT a FCT (SITh) s kombinovanou štruktúrou, pre oblasť nižších výkonov (~ 10 – 100 kW), vyšších spínacích frekvencií (20 – 50 kHz), NN aplikácie (~ 600 V),   tranzistory SIT s unipolárnou štruktúrou, pre oblasť malých výkonov (~10 kW), veľmi vysokých spínacích frekvencií (až 1 MHz), NN aplikácie (~ 600 V).

Trojfázový aktívny filter realizovaný v EVPÚ Nová Dubnica Harmonické zložky 11 Trojfázový aktívny filter realizovaný v EVPÚ Nová Dubnica

Všeobecná bloková schéma linkového kondicionéra www.elcom.cz

www.elcom.cz

Harmonické zložky 12

Harmonické zložky 13

Harmonické zložky 14

Prenosové charakteristiky prístrojových transformátorov Harmonické zložky 1 Prenosové charakteristiky prístrojových transformátorov na vyšších frekvenciách Induktívne PTN x Un x Un Kapacitné PTN

Harmonické zložky 2 Percento P induktívnych prístrojových transformátorov napätia, ktorých prevodový pomer v závislosti od frekvencie f má max. odchýlku (od menovitej hodnoty) menšiu ako 5 % Podľa STN EN 61000-4-7

Prístrojové transformátory napätia - PTN Harmonické zložky 3 Prístrojové transformátory napätia - PTN Rp Cp Rps Cps Lps Re Le Cs Zz Uz Up Ie Ic Iz Up, UZ, Ups – napätia na primárnej a sekundárnej strane transformátora a na jeho pozdĺžnej impedancii, Rp – činný odpor primárneho vinutia, Cp – kapacita primárneho vinutia voči zemi, Rps , Lps, Cps – pozdĺžny odpor, indukčnosť a kapacita medzi primárnym a sekundárnym vinutím, Ze – magnetizačná impedancia Ze= Ref + jLef , Cs – kapacita sekundárneho vinutia voči zemi, ZZ – impedancia záťaže.

Výpočet korekčného činiteľa pre harm. zložky vyšších rádov Harmonické zložky 4 Výpočet korekčného činiteľa pre harm. zložky vyšších rádov Rp Cp Rps Cps Lps Re Le Cs Zz Uz Up Ie ICS Iz Závery: Cp – nemá vplyv na KU, ZPS – snaha o nízke hodnoty, ZZ, ZCS, Ze – podľa možnosti čo najväčšie hodnoty, KU – je funkciou frekvencie.

Optimálne číselné hodnoty prvkov náhradnej schémy PTN Harmonické zložky 5 Optimálne číselné hodnoty prvkov náhradnej schémy PTN Menovitý prevod 6 / 0,1 kV 22 / 0,1 kV 27 / 0,1 kV (ŽSR) RP 0,5  15  CP 600 nF 8 F 12 F CPS 0,1 F CS 100 nF 2 F 3 F LPS 0,684 mH 0,65 mH 0,8 mH RPS 0,4  0,2  Le 3,3 H 1,5 H 1,1 H A -0,5 -0,46 Re 4  1,3  B 0,5 0,45 0,54