Výkonové aktívne filtre

Prezentácia na tému: "Výkonové aktívne filtre"— Prepis prezentácie:

1 Výkonové aktívne filtre
Harmonické zložky 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

2 Sériový aktívny filter:
Harmonické zložky 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

3 Sériový aktívny filter: Paralelný aktívny filter:
Harmonické zložky 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,

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

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

6 Určenie kompenzačného prúdu:
Harmonické zložky 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:

7 Bloková schéma riadiacich obvodov aktívneho filtra
Harmonické zložky 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

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

9 Trojfázové zapojenie kombinovaného
Harmonické zložky Trojfázové zapojenie kombinovaného aktívneho filtra

10 Možnosti realizácie dynamického výkonového aktívneho filtra
Harmonické zložky 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 (~ kW), veľmi vysokých spínacích frekvencií (až 1 MHz), NN aplikácie (~ 600 V).

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

12 Všeobecná bloková schéma linkového kondicionéra

13

14 Harmonické zložky

15 Harmonické zložky

16 Harmonické zložky

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

18 Harmonické zložky 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

19 Prístrojové transformátory napätia - PTN
Harmonické zložky 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.

20 Výpočet korekčného činiteľa pre harm. zložky vyšších rádov
Harmonické zložky 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.

21 Optimálne číselné hodnoty prvkov náhradnej schémy PTN
Harmonické zložky 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