نصب FCU دستگاه های جبران کننده فیلتر (FKU). دستگاه های جبران استاتیک برای کارخانه های صنعتی

دستگاه های جبران کننده فیلتر (FKU) برای کاهش اعوجاج ولتاژ هارمونیک و جبران توان راکتیو بارهای مصرف کننده در شبکه های منبع تغذیه شرکت های صنعتی و در شبکه های الکتریکی طراحی شده اند.

هنگام راه اندازی تعدادی مسیر ورزشی، محافظت صحیح از مکانیسم های داخلی مهم است. برای این شما می توانید گریس سیلیکونی برای تردمیل ها را با تخفیف در فروشگاه ما خریداری کنید. ایجاد فرمول عملکرد بخار مکمل برای تجهیزات ورزشی مدرن.

قدرت فیلترهای هارمونیک بالاتربرای بهینه سازی هزینه های شرکت های صنعتی و همچنین افزایش پایداری کار آنها و کاهش ریسک ها مهم است. استفاده از فیلترهای قدرت، دستیابی به عملکرد صنعتی بالاتر و همچنین استفاده از بار اضافی در شبکه را ممکن می سازد که در هنگام گسترش می تواند بسیار مهم باشد. فیلترهای برق برای شرکت ها در اکثر مواقع دارای دوره بازگشت سرمایه کمتر از یک سال هستند که استفاده از آنها را توجیه اقتصادی و ضروری می کند.

ساختار تعیین نوع دستگاه جبران کننده فیلتر به شرح زیر رمزگشایی می شود:

نمونه ای از ثبت نام FKU از هارمونیک سیزدهم با ولتاژ 10 کیلو ولت، توان 3000 kvar، نسخه اقلیمی و دسته قرارگیری - U3: "دستگاه جبران کننده فیلتر FKU-13-10-3000 UZ GOST 13109-97 ".

فیلترهای هارمونیک به صورت جداگانه برای هر برنامه جداگانه طراحی شده اند. این امکان دستیابی به بالاترین پارامترها برای فیلتر هارمونیک های بالاتر و تصحیح ضریب توان PKU را تضمین می کند.

داده های مورد نیاز برای طراحی فیلترهای هارمونیک بالاتر (PHC).

1. ولتاژ محاسبه شده.
2. جبران توان راکتیو مورد نیاز در فرکانس اساسی
3. مقادیر جریان اجزای هارمونیک بار غیر خطی که باید فیلتر شوند یا اطلاعات بارهای مولد هارمونیک.
4. برق اتصال کوتاه شبکه
5. پارامترهای کیفیت توان مورد نیاز در گذرگاه های قدرت بار غیر خطی (یا در محل اتصال دیگر).
6. شرایط محیطی (نصب داخلی یا خارجی، محدوده دما).
7. الزامات اضافی (ابعاد، حفاظت و غیره)

فیلترهای هارمونیکشامل خازن هایی است که به صورت سری با یک سلف متصل می شوند. اندوکتانس به گونه ای انتخاب می شود که فیلتر یک مدار رزونانس سری با امپدانس کم در فرکانس هارمونیک باشد. بنابراین، عبور بخش اصلی جزء هارمونیک جریان از فیلتر تضمین می شود. خازن ها توان راکتیو را در فرکانس اصلی ایجاد می کنند.

OOO SPC "ENERCOM-SERVICE" در ساخت فیلترهای هارمونیک بالاتر برای ولتاژ 0.4 تجربه دارد. 6.3; 10 و 35 کیلو ولت برای شرکت های صنایع متالورژی، الکتروشیمیایی و برای شبکه های برق کشورهای نزدیک و دور خارج از کشور. متخصصان واجد شرایط می توانند شبکه را بررسی کنند تا ترکیب هارمونیک پارامترهای رژیم آن را شناسایی کنند و یک تکلیف فنی برای طراحی تجهیزات ترسیم کنند.

نمونه هایی از PKU ساخته شده توسط SPC "ENERCOM-SERVICE" LLC
برای کاربردهای مختلف و برای ولتاژهای مختلف.

1. داده ها و مشخصات فنی اصلی

توجه: گذرگاه در نمای بالا نشان داده نشده است

نمای کلی FKU-13-10-3000 U3

بانک خازن

راکتور فیلتر خشک

ترانسفورماتور جریان

نمای کلی FKU-2-35-43000 U1

دستگاه های جبران استاتیک برای شرکت های صنعتی.

استفاده گسترده از محرک های الکتریکی تریستور، نیروگاه های الکترولیز یکسو کننده، کوره های قوس الکتریکی قدرتمند، کارخانه های نورد و سایر مصرف کنندگان برق با بار بسیار متغیر و جریان غیر سینوسی با مصرف قابل توجه توان راکتیو و اعوجاج ولتاژ تغذیه همراه است. که می تواند منجر به افزایش تلفات برق و زوال و اختلال در عملکرد عادی مصرف کننده برق شود. این مصرف کنندگان عمدتاً شامل کارخانه های متالورژی، شرکت های شیمیایی، شرکت های متالورژی غیر آهنی، شرکت های خمیر و کاغذ، شرکت های پردازش الکتروشیمیایی فلزات و سنگ های قیمتی، شرکت هایی با قوس الکتریکی و جوشکاری تماسی، شرکت های معمولی با استفاده از لامپ های تخلیه گاز برای روشنایی، نفت هستند. و بنگاههای گاز و صنایع زغال سنگ، بنگاههای آبیاری با انواع موتورهای الکتریکی و سایر شرکتها.

برای جبران توان راکتیو و بهبود ضریب توان، فیلتر هارمونیک بالاترجریان، کاهش نوسانات ولتاژ و بهبود پارامترهای کیفیت توان، از دستگاه های جبران استاتیک استفاده می شود:

• واحدهای خازن (افزایش ضریب توان)؛
• تاسیسات جبران کننده فیلتر (افزایش ضریب توان و فیلتر کردن هارمونیک های بالاتر جریان).
• جبران کننده های توان راکتیو تریستور ساکن (افزایش ضریب توان، فیلتر هارمونیک های جریان بالاتر، کاهش عدم تعادل ولتاژ و تثبیت ولتاژ).

استفاده از دستگاه های جبران کننده استاتیک اجازه می دهد:

• به طور قابل توجهی بار توان راکتیو را کاهش می دهد و هارمونیک های بالاترترانسفورماتورهای جریان تامین کننده مصرف کنندگان، که امکان اتصال یک بار اضافی را فراهم می کند.
• بهبود شاخص های کیفیت ولتاژ و در نتیجه بهبود کیفیت محصولات و عملکرد فرآیند تکنولوژیکی مصرف کننده برق.

به عنوان مثال، استفاده از SVC در یک کارخانه متالورژی، ضریب توان بار را از 0.7 به 0.97 افزایش داد، نوسانات ولتاژ شبکه را تا 3 برابر کاهش داد و زمان یک بار ذوب فلز را از 150 دقیقه کاهش داد. تا 130 دقیقه و مصرف توان ویژه به ازای هر تن فولاد ذوب شده به میزان 4 درصد و همچنین کاهش مصرف مواد گرافیتی. به طور کلی دوره بازپرداخت دستگاه های جبران کننده استاتیک به طور متوسط ​​بین 0.5 تا 1 سال است.

در صورت لزوم، LLC SPC "enercomserv" می تواند مجموعه ای از کارهای مربوط به اجرای STC را انجام دهد، با بررسی شبکه های الکتریکی، انجام اندازه گیری های لازم برای تعیین نوع، قدرت و نقاط اتصال STC، انتخاب مدارها و تجهیزات. پارامترها، قوانین تنظیم آنها، و تامین تجهیزات STC به صورت کلید در دست، نصب، تنظیم، تست های راه اندازی و همچنین آموزش پرسنل و نگهداری بیشتر تجهیزات.

نام گذاری محصولات:

• دستگاه جبران کننده فیلتر FKU-5-10-5400 U3 YUPIN.673842.014
• دستگاه جبران کننده فیلتر FKU-5-10-5400 U3 YUPIN.673842.014-01
• دستگاه جبران کننده فیلتر FKU-5-10-7200 UHL1 YUPIN.673842.015
• دستگاه جبران کننده فیلتر FKU-10-18000 U3
• دستگاه فیلتر پاور USFM 0.4-5 / 7-450 U3
• سیستم کنترل، تنظیم و حفاظت دستگاه جبران کننده SURZA KU

اطلاعات تکمیلی

برای برآوردن ارگانیک این الزامات، سیستم منبع تغذیه باید بدون وقفه و تا حد امکان قابل اعتماد باشد. نصب و راه اندازی فیلترهای قدرتیکی از موثرترین و باکیفیت ترین راه ها برای کاهش ضربه در شبکه کوره های فولادی قوس الکتریکی، تولید جوش، مبدل های شیر است.به طور گسترده ای در منبع تغذیه صنعتی برای بهره وری فنی تولید اجرا می شود.

این اختراع مربوط به رشته مهندسی برق است. دستگاه تنظیم توان راکتیو را با سوئیچ کردن دو یا چند انشعاب، که هر یک به یک کلید برای اتصال به منبع تغذیه مجهز است، و حاوی بانک های خازن، مقاومت ها، راکتورهایی است که عملکرد فیلتر و جبران را انجام می دهند، فراهم می کند. دستگاه همچنین حاوی یک یا چند عنصر فعال است. بانک های خازن دستگاه از طریق یک عنصر فعال مشترک به وسیله تعداد مناسب کلیدهای ولتاژ متوسط ​​یا از طریق عناصر فعال جداگانه به "زمین" متصل شده و فقط عملکرد جبران را اجرا می کنند. توابع فیلتر فقط توسط عنصر فعال انجام می شود. برای این منظور، سیستم معادله عنصر فعال، علاوه بر مجموعه معمول بلوک‌های عملکردی، مجهز به سه بلوک عملکردی خاص پیاده‌سازی شده توسط نرم‌افزار است: بلوک میرایی D، بلوک تعادل B، بلوک سرکوب هارمونیک انتخابی S که ولتاژهای محرک را تولید می‌کنند. که مجموع آن متغیر اصلی کنترل مبدل را تشکیل می دهد. نتیجه فنی استفاده از همان نوع بانک های خازن قابل تعویض، عدم وجود مقاومت های اتلاف کننده انرژی، عدم وجود مدارهای رزونانس تنظیم شده است. 1 z.p. f-ly, 13 بیمار.

نقشه های ثبت اختراع RF 2521428

راه حل فنی ادعا شده مربوط به مهندسی برق، عمدتا به انتقال جریان مستقیم ولتاژ بالا (HVDC - انتقال جریان مستقیم با ولتاژ بالا) (یا درج جریان مستقیم) با توان انتقالی قابل تنظیم است و برای جبران توان راکتیو و بهبود ترکیب هارمونیک طراحی شده است. ولتاژ و جریان شبکه تغذیه

در انتقال جریان مستقیم صنعت برق، در حال حاضر، ابزار فنی اصلی مبدل‌های جریان مبتنی بر شبکه - مبدل‌ها (مبدل کموتاسیون خط، LCC) با دریچه‌های تریستور هستند. مبدل مبتنی بر شبکه، توان راکتیو را از شبکه جریان متناوب (AC) مصرف می کند و هارمونیک های جریان بالاتری را به آن تزریق می کند. توان راکتیو مصرفی با کنترل توان ارسالی تغییر می کند.

برای جبران توان راکتیو و بهبود ترکیب هارمونیک ولتاژ و جریان شبکه تغذیه، از یک دستگاه جبران کننده فیلتر (FKU) استفاده می شود که به سمت ولتاژ متناوب متصل است که از دو یا چند شاخه سه فاز تشکیل شده است. که هر کدام مجهز به یک سوئیچ برای اتصال به شبکه تامین هستند

تا همین اواخر، مدارهای تشکیل شده از عناصر غیرفعال مدارهای الکتریکی برای فیلتر کردن در تاسیسات مبدل استفاده می شدند: اندوکتانس L، خازن C و مقاومت R. استفاده از فیلترهای غیرفعال در شبکه های برق AC با یک تضاد اساسی مرتبط است. در یک فیلتر برق خوب، تلفات برق باید صفر یا حداقل کم باشد. از طرفی فیلترهای ساخته شده از عناصر راکتیو زمان ته نشینی طولانی برای نوسانات گذرا دارند به طوری که با اغتشاشات مکرر ممکن است اینگونه فیلترها اصلاً نصب نشوند. با باقی ماندن در کلاس مدارهای غیرفعال، این تناقض قابل حذف نیست. تنها می توان با میرایی مدارهای LC راکتیو با مقاومت R یک راه حل مصالحه قابل قبول انتخاب کرد تا تلفات توان خیلی زیاد نباشد و زمان ته نشینی قابل قبول باشد.

مشکل دوم در ساخت FKU ناشی از ترکیب عملکرد فیلتر با تابع تنظیم توان راکتیو است. برای تنظیم توان راکتیو، مجموعه خازن ها به بانک های خازن جداگانه تقسیم می شوند که به طور جداگانه به شبکه AC (جریان متناوب) متصل می شوند. با کاهش توان ارسالی، باتری ها از شبکه جدا می شوند و با افزایش، دوباره وصل می شوند. تعداد باتری های سوئیچ شده جداگانه Nq توسط عدم تعادل توان راکتیو مجاز و انحراف ولتاژ گذرا در حین سوئیچینگ تعیین می شود.

این پارتیشن q تنظیم تنها بعد اول پارتیشن را تعیین می کند. بعد دوم تقسیم به شاخه های فیلتر است. طیف جریان LCC شامل تعدادی هارمونیک متعارف است: 11، 13، 23، 25، 35، 37، 47، 49

هارمونیک های غیر متعارف 3، 5، 7 نیز باید در نظر گرفته شوند، بنابراین خازن ها باید در امتداد شاخه های تشدید توزیع شوند (H-split). ترکیب پارتیشن بندی هارمونیک و پارتیشن بندی تنظیم توان راکتیو منجر به FKU بسیار پیچیده با تعداد زیادی شاخه می شود.

تجربه در ایجاد PKU سازگار قابل قبول با عناصر غیرفعال در توصیه های CIGRE خلاصه شده است (WG 14.30، شماره 139، آوریل 1999 - ). ساخت PKU بر روی انتقال Ballia - Bhiwadi (R-K. Chauhan، M. Kuhnand و غیره -) همچنین ایده ای از تمرین مدرن می دهد. سیستم PKU حاصل بسیار پیچیده است و این امری معمولی است.

بنابراین، معایب فیلترهای غیرفعال در دو موقعیت ظاهر می شود:

هنگامی که نیاز به فیلتراسیون با کیفیت بالا با نیاز به تنظیم توان راکتیو ترکیب شود،

زمانی که توان راکتیو مورد نیاز برای سیستم کمتر از توان حاصل از شرایط فیلتراسیون باشد.

هر دوی این موقعیت ها اکنون اهمیت فزاینده ای پیدا می کنند. اولین مورد به دلیل افزایش نیاز به انعطاف پذیری دنده است. وضعیت دوم با استفاده روزافزون از خطوط انتقال جبرانی سری و مبدل‌های سوپاپ سوئیچ خازن (طرح‌های CCC) مرتبط است. در این راستا، استفاده روزافزون از فیلترهای هیبریدی مورد انتظار است که به کمک آن، وظایف فیلترینگ با کارایی بیشتری حل می شود. بهبود ترانزیستورهای قدرت (افزایش توان واحد، کاهش تلفات دینامیک و استاتیک)، و همچنین بهبود در پردازنده‌های سیگنال (افزایش سرعت، افزایش عمق بیت) عوامل اضافی به نفع افزایش استفاده از فیلترهای فعال

ایجاد ترانزیستورهایی با گیت عایق (Transistor Bipolar Bipolar Insulated Gate, IGBT) راه را برای پیاده سازی مبدل های ولتاژ قدرتمند مدولاسیون عرض پالس (PWM) (Voltage Sourced Converter, VSC) باز کرد که در حال حاضر به ابزار اصلی در کنترل تبدیل شده اند. درایوهای الکتریکی و سیستم های بدون وقفه تغذیه. پیشرفت سریع IGBT ها امکان استفاده از مبدل هایی از این نوع را در صنعت برق باز کرده است، جایی که آنها با سیستم های LCC سنتی رقابت می کنند و امکانات جدیدی را برای ساخت سیستم های کنترل توان انعطاف پذیر در سیستم های AC (جریان متناوب) (Flexible Alternate) ایجاد می کنند. انتقال نیروی فعلی، حقایق). از اهمیت تعیین کننده ای برای گسترش کاربردهای سیستم های VSC در صنعت برق، اختراع مدار چند سطحی مدولار R. Marquardt (مبدل چند سطحی مدولار، MMC) است (Markwardt R., 2002 - ). مدارهای چند سطحی مدولار به شما امکان می دهند ولتاژ و کلاس توان مبدل های ولتاژ را افزایش دهید و در عین حال قابلیت های دینامیکی را بهبود بخشید و تلفات برق را کاهش دهید.

در فیلترهای انرژی، عنصر فعال از طریق یک بانک خازن به سیستم متصل می شود و توسط یک راکتور یا یک مدار غیرفعال پیچیده تر شنت می شود، بنابراین یک فیلتر هیبریدی تشکیل می شود. پیوند DC عنصر فعال حاوی ذخیره انرژی خازنی است، اما به منبع انرژی یا مصرف کننده متصل نیست.

ایده استفاده از مبدل PWM به عنوان یک عنصر فعال فیلتر قدرت الکتریکی توسط یکی از اولین L. Guigi (Guigi, 1976 - ) ارائه شد.

مدار فیلتر هیبریدی شناخته شده (نگاه کنید به شکل 1) برای شبکه های AC (Sadek, Pereira, 2002 - ). در آن، عنصر فعال به عنوان یک دستگاه کمکی به یک فیلتر میرایی دو فرکانس 12، 24 (فیلتر هارمونیک متعارف: 11، 13، 23، 25) متصل می شود تا عملکرد آن بهبود یابد. خروجی فیلتر توسط یک مدار LC اضافی که روی هارمونیک اصلی تنظیم شده است قطع می شود. این مدار در فیلتر کردن شرکت نمی کند، اما بار عنصر فعال را در حالت های ثابت کاهش می دهد.

در آوریل 2003، CIGRE WG 14.28 مقاله 223 را در مورد فیلتراسیون فعال در HVDC منتشر کرد. بخش اصلی توصیه 223 به فیلتر کردن در مدارهای DC اختصاص دارد. به عنوان یک برنامه کاربردی در شبکه AC، استفاده از طرح Sadek-Pereira ارائه شده است. این طرح در ایستگاه مبدل Tjele (Eitra) در دانمارک به عنوان یک پروژه نمایشی در سال 1998 آزمایش شد.

همچنین شناخته شده است دستگاه جبران کننده فیلتر (نگاه کنید به شکل 2)، که در پروژه نپتون (سیستم انتقال منطقه ای نپتون، 2007) استفاده می شود (که توسعه یک راه حل فنی است.

نقطه ضعف راه حل های فنی استفاده از مدارهای تشدید کمکی و مقاومت های میرایی است که به مدار فیلتر فعال وارد شده و به موازات ورودی عنصر فعال - یک مبدل PWM چند سطحی مدولار (PWM-MMC) متصل می شود. این به طور قابل توجهی هزینه PKU را به طور کلی پیچیده و افزایش می دهد و باعث تلفات انرژی اضافی می شود. عیب آن نیز نصب چندین فیلتر فعال در شاخه های موازی است، زیرا هنگام تنظیم توان راکتیو (هنگامی که توان ارسالی کاهش می‌یابد، بانک‌های خازن از شبکه جدا می‌شوند و با افزایش توان ارسالی، دوباره وصل می‌شوند)، می‌توان انشعاب حاوی فیلتر فعال را خاموش کرد که کاهش می‌یابد. بهره وری اقتصادی استفاده از آن

وظیفه ای که باید توسط راه حل فنی ادعا شده حل شود ارائه موارد زیر است:

استفاده از همان نوع بانک های خازن قابل تعویض (PKU همگن)؛

بدون مقاومت اتلاف کننده توان؛

عدم وجود مدارهای رزونانس تنظیم شده

هنگام حل مشکل، نتیجه فنی به دست آمده عبارت است از:

ساده‌سازی مدار PKU (PKU همگن)، کاهش شدید تعداد شاخه‌های PKU برای شرایط کنترل توان راکتیو با تعویض باتری‌ها. نتیجه این امر باید کاهش فضای اشغال شده توسط PKU و افزایش رقابت از این نظر سیستم LCC با یک سیستم راه حل فنی جایگزین (HVDS-lights) - مبدل های ولتاژ با ترانزیستورها (Voltage Sourceed Converter, VSC) باشد. )

کاهش تلفات برق PKU به دلیل میرایی با مقاومت های مجازی به جای میرایی با مقاومت های واقعی (عملکرد توسط سیستم کنترل عنصر فعال بدون دخالت هیچ سخت افزاری انجام می شود).

ساده سازی تنظیمات FKU در هنگام راه اندازی و بازسازی در هنگام تغییر پارامترهای شبکه AC. در PKU همگن پیشنهادی، تمام تنظیمات و بازسازی ها صرفاً با تنظیم برنامه کنترل عنصر فعال انجام می شود.

که در نهایت می تواند به طور قابل توجهی هزینه های سرمایه و عملیاتی را کاهش دهد و در عین حال قابلیت اطمینان و سهولت تعمیر و نگهداری را بهبود بخشد.

ماهیت اصلی این راه حل فنی استفاده از یک الگوریتم کنترل عنصر فعال سه جزئی (الگوریتم DBS: D - میرایی؛ B - تعادل؛ S - سرکوب هارمونیک انتخابی) است که به شما امکان می دهد تا پتانسیل فیلتر فعال را به طور کامل درک کنید. بر اساس الگوریتم DBS، ممکن است:

اجرای میرایی ارتعاشات گذرا بدون استفاده از مقاومت.

جذب کامل هارمونیک های بالاتر بدون استفاده از مدارهای رزونانس تنظیم شده.

مبدل‌های چند سطحی مدولار (MMC) در حال حاضر به عنوان دستگاه‌های بسیار قابل اعتماد پیاده‌سازی می‌شوند و الزام برای اطمینان از عملکرد بدون عنصر فعال بی‌ربط شده است.

مطابق با راه حل فنی پیشنهادی، مشکل فوق با این واقعیت حل می شود که در دستگاه شناخته شده جبران کننده فیلتر یک نصب مبدل کامل برای انتقال نیرو توسط جریان مستقیم مبتنی بر مبدل جریان دریچه محور (تریستور) شبکه ( مبدل تعویض خط، LCC) با توان انتقالی قابل تنظیم، تنظیم توان راکتیو با سوئیچ کردن دو یا چند شاخه، که هر یک مجهز به سوئیچ برای اتصال به شبکه تغذیه است و شامل بانک های خازن، مقاومت ها، راکتورهایی است که عملکرد فیلتر را انجام می دهند. و جبران خسارت؛ دستگاه جبران کننده فیلتر همچنین دارای یک یا چند عنصر فعال (مبدل ولتاژ با مدولاسیون عرض فرکانس بالا، سنسورهای جریان و ولتاژ)، طبق راه حل فنی ادعا شده است:

جایی که: Nq - تعداد بانک های خازن،

بلوک B - تعادل (بال)،

vz=vdemp+vbal+vsel و:

vdemp(t)=Rae iae(t)،

و از چندین ماژول برنامه (زیر بلوک) تشکیل شده است:

کنترل کننده متناسب-انتگرال (کنترل کننده PI) توان، به عنوان تابعی از انرژی انباشته شده توسط خازن ها عمل می کند و به طور موثر انرژی Ed را به مقدار معین Ez می رساند:

.,

جایی که؛ - وظیفه انرژی؛ انرژی انباشته شده توسط خازن ها است، p عملگر لاپلاس است، Kd، td بهره و ثابت زمانی کنترل کننده PI است، Pbal تنظیم توان است.

ماژول محاسبه (بر اساس توان تعادل تعیین شده توسط کنترل کننده تعادل) دامنه پیچیده مولفه ولتاژ تعادل Vbal، نرمال، نرمال به بردار ولتاژ اصلی:

,

vbal(t)=Vbal,norm j e j

جایی که e j بردار دوار ولتاژ شبکه است.

بلوک S با استفاده از بازخورد جریان اصلی با مشارکت ولتاژ شبکه در مقابل تشکیل این اتصال تشکیل شده و از چندین ماژول نرم افزاری (زیر بلوک) تشکیل شده است:

ماژول استخراج انتخابی دامنه های پیچیده، هارمونیک های بالاتر با استفاده از عبارت:

که در آن k عدد هارمونیک است، دامنه مختلط k-امین هارمونیک جریان شبکه است، e j·k· بردار واحد دوار k-امین هارمونیک جریان شبکه است.

,

که در آن: p عملگر لاپلاس است، ثابت زمانی انتگرالگر است.

ماژول تولید وظیفه ولتاژ هارمونیک k-امین مبدل با توجه به مقدار بدست آمده از دامنه ولتاژ مختلط:

و جمع بندی بعدی:

,

11, 13; -23, 25; -35, 37 ,

5, -7; -17, 19; .

این مشکل همچنین با این واقعیت حل می شود که در دستگاه جبران کننده فیلتر شناخته شده، یک راکتور محدود کننده جریان به مدار بانک های خازن وارد می شود که راکتانس آن با شرط محدود کردن دامنه جریان گذرا هنگام سوئیچینگ تعیین می شود. بانک های خازنی

تصاویر زیر برای توضیح ارائه شده است.

شکل 1 نمودار یک فیلتر ترکیبی برای شبکه های AC را نشان می دهد (Sadek, Pereira, 2002 - ).

شکل 2 نموداری از دستگاه جبران کننده فیلتر مورد استفاده در پروژه نپتون را نشان می دهد (سیستم انتقال منطقه ای نپتون، 2007) (.

شکل 3 یک نمودار تک خطی ساده شده از یک دستگاه جبران کننده فیلتر از بانک های خازن یکسان پیکربندی نشده و یک عنصر فعال با یک تنظیم کننده ولتاژ سه جزئی را نشان می دهد.

شکل 4 نمودار ساخت یک مبدل چند سطحی مدولار از همان نوع ماژول ها (مبدل ولتاژ) را نشان می دهد.

شکل 5 الف و ب) مدارهای معادلی هستند که اصل بازخورد میرایی را توضیح می دهند.

شکل 6 بلوک دیاگرام بلوک تعادل مدار عمومی یک PKU همگن با یک عنصر فعال را نشان می دهد.

شکل 7 یک مدار معادل برای نشان دادن عملکرد بلوک تعادل را نشان می دهد.

شکل 8 یک مدار معادل برای نشان دادن عملکرد واحد سرکوب هارمونیک انتخابی است.

شکل 9 نمودار عملکردی محاسبه گر ولتاژ سرکوب هارمونیک انتخابی را بر اساس جریان اندازه گیری شده مبدل برده (فید فوروارد) نشان می دهد.

شکل 10 یک بلوک دیاگرام از سرکوب انتخابی تنظیم کننده هارمونیک k-امین جریان اصلی را نشان می دهد.

شکل 11 بلوک دیاگرام جزء ماشین حساب سرکوب انتخابی هارمونیک ها با استفاده از بازخورد (فیدبک) در جریان شبکه را نشان می دهد.

شکل 12 و 13 نمودارهای FKU را نشان می دهد که با مدل سازی ریاضی به دست آمده است:

شکل 12. نمودارهای عملکرد یک PKU همگن و عنصر فعال آن در توان ارسالی نامی.

شکل 13. جریان در خروجی مبدل و جریان خط با کاهش توان ارسالی با قطع باتری سوم FKU.

دستگاه راه حل فنی ادعا شده - یک دستگاه جبران کننده فیلتر از بانک های خازن یکسان پیکربندی نشده و یک عنصر فعال با یک تنظیم کننده ولتاژ سه جزیی - در حالت ایستا با استفاده از تصاویر نشان داده شده در شکل 3، 4، 5، قابل توصیف است. 6، 7، 8، 9، 10، 11، 12، 13.

شکل 3 یک نمودار تک خطی ساده شده از یک دستگاه جبران کننده فیلتر از بانک های خازن یکسان پیکربندی نشده و یک عنصر فعال با یک تنظیم کننده ولتاژ سه جزئی را نشان می دهد. دستگاه جبران کننده فیلتر (FKU) در سمت AC بین گذرگاه های متناوب 1 و سیم پیچ ثانویه ترانسفورماتور 2 وصل می شود که به سیم پیچ های اولیه آن یک مبدل شبکه محور 3 متصل است که توان راکتیو AC را مصرف می کند. شبکه (شبکه AC - جریان متناوب) و هارمونیک های بالاتر جریان را به آن می ریزد.

مجموعه ای از خازن های لازم برای کار در شبکه مبدل 3 که توسط آن هدایت می شود به باتری های Nq از همان نوع 4 برای هر شاخه سه فاز شبکه تقسیم می شود. اگر مجموع Q توان راکتیو مورد نیاز در بالاترین توان ارسالی باشد، توان هر باتری برابر است با:

Q k =Q مجموع /N q , k = 1 , 2 N q .

هر باتری 4 (با ورودی Yo) از طریق یک سوئیچ ولتاژ بالا 5 به باسبارهای 1 شبکه AC متصل می شود و از طریق راکتور 6 (با راکتانس X 0) به زمین متصل می شود. گره های اتصال باتری 4 و راکتور زمین 6 از طریق کلیدهای ولتاژ متوسط ​​9 به شینه های 7 عنصر فعال 8 متصل می شوند.

در صورت نیاز به کاهش یا افزایش توان راکتیو، هر یک از بانک های خازن یکسان 4 یک FKU همگن را می توان قطع یا وصل کرد. توصیه می شود بانک های خازن 4 را در لحظه های انتقال ولتاژ به صفر با استفاده از سطح مدرن هماهنگ سازی کلیدهای ولتاژ بالا سوئیچینگ 5 و 9 وصل کنید. فیلتر کردن هارمونیک های جریان بالاتر در یک PKU همگن با استفاده از عنصر فعال 8 انجام می شود. از طریق تمام بانک های خازن 4 متصل به شبکه AC یا از طریق بخشی از این باتری ها.

ضریب تقسیم Nq مجموعه ای از خازن ها به بانک های خازن به روش معمول توسط حالت های شبکه تعیین می شود: خطای جبران مجاز و تغییر مجاز در ولتاژ شبکه AC با تغییر پله ای در توان راکتیو.

بخش تبدیل کننده توان عنصر فعال 8 یک مبدل ولتاژ PWM مدولاسیون با عرض پالس فرکانس بالا (PWM) است که به طور مستقیم یا از طریق یک ترانسفورماتور ایزوله به شین‌های 7 متصل می‌شود. مدولاسیون عرض موجی مبدل PWM 10 مستقیماً در خروجی مبدل PWM 10 با استفاده از یک فیلتر پهن باند متشکل از اندوکتانس 11 (Lae) و ظرفیت 12 (Cae) فیلتر می شود و به دلیل فرکانس مدولاسیون بالا (در عین حال، فرکانس شبکه s، راکتانس s · Lae و ورودی s · Cae فیلتر ناچیز است).

به عنوان مبدل PWM 10 از عنصر فعال 8 در یک FKU همگن، می توان از مبدل ولتاژ چند سطحی مدولار (MMC) استفاده کرد. مجهز به مجموعه معمولی بلوک ها برای عملکرد در حالت مبدل PWM ردیابی است: منابع تغذیه کمکی، درایورهای ترانزیستور، سنسورهای جریان و ولتاژ (در شکل 3 نشان داده نشده است) و مدولاتور 13 (mdl). علاوه بر بلوک های سخت افزاری و عملکردی غیر اختصاصی ذکر شده، برای عملکرد به عنوان بخشی از PKU، سیستم کنترل عنصر فعال 8 مجهز به سه بلوک عملکردی خاص برای تولید یک تنظیم سه جزئی ولتاژ MMC با متناظر آنها است. بازخوردها:

بلوک میرایی 14 - D (نمک)،

تعادل بلوک 15 - B (تعادل)،

بلوک 16 سرکوب انتخابی هارمونیک ها - S (انتخاب کنید).

سیگنال های خروجی بلوک های 14، 15، 16: vdemp، vbal، vsel به ترتیب توسط جمع کننده 17 خلاصه می شوند. این مجموع سه جزئی تنظیم ولتاژ vz(t) است:

متغیر کنترل اصلی مبدل PWM 10 است.

هر کدام از بلوک های 14، 15، 16 بازخورد خاص خود را دارند و عملکرد خود را در مجموعه وظایف فیلترینگ انجام می دهند.

واحد میرایی 14 یک سیگنال بازخورد از سنسور 18 جریان خروجی iae عنصر فعال 8 دریافت می کند.

بلوک تعادل 15 سیگنال های بازخوردی را از حسگر ولتاژ خازن ذخیره سازی 19 20 از پیوندهای ولتاژ DC مبدل PWM 10 و از سنسور ولتاژ شبکه 21 در مقابل دریافت می کند.

بلوک سرکوب هارمونیک انتخابی 16 سیگنال های بازخوردی را از حسگر جریان اصلی شبکه 22 و از سنسور ولتاژ شبکه 21 در مقابل دریافت می کند.

مبدل PWM چند سطحی مدولار 10 از همان نوع ماژول های 23 تشکیل شده است (شکل 4 را ببینید)، که هر کدام یک مبدل ولتاژ است که قادر به کار در حالت مدولاسیون عرض (مبدل PWM) است. ماژول های 23 به صورت سری از طریق پورت های ولتاژ AC w ​​و z متصل می شوند.

شکل 5 الف و ب) مدارهای معادلی هستند که اصل بازخورد میرایی را توضیح می دهند. شکل 5 الف) مدار معادل ساده شده ای از سیستم را نشان می دهد که در شکل 3 نشان داده شده است. چند کنوانسیون جدید معرفی شده است. مبدل جریان 3 که توسط شبکه هدایت می شود در مدار معادل با منبع جریان iw(t) 24 نشان داده می شود، شبکه AC با یک Zs 25 سه ترمینال و emf نشان داده می شود. شبکه us(t) 26، و مبدل PWM 10 با مدولاتور 13 به شکل بلوک 27 ارائه شده است. در شکل 5 ب) همان مدار با مقاومت مجازی Rae 28 نشان داده شده است. در مدار معادل در شکل. 5 ب) با یک مقاومت مجازی 28 فقط دو بازخورد باقی می ماند.

شکل 6 بلوک بلوک بلوک تعادل 15 مدار عمومی یک PKU همگن با عنصر فعال 8 را نشان می دهد. مدار شامل: بلوک های ضرب 29، 30، 31 و تقسیم 32، 33، بلوک عملکردی 34، جمع کننده 35، تنظیم کننده 36، بلوک همگام سازی 37، بلوک 38 انتخاب ماژول قدر. سیگنال های ورودی بلوک 15 عبارتند از:

سیگنال در مقابل سنسور ولتاژ شبکه 21 در مقابل،

سیگنال Ez - تنظیم خازن های ذخیره انرژی 20.

شکل 7 مدار مدار معادل دستگاه جبران کننده فیلتر را نشان می دهد که در شکل 3 نشان داده شده است. تعیین‌های موجود در نمودار با نام‌گذاری‌های شکل 5 مطابقت دارد: مبدل جریان 3 که توسط شبکه هدایت می‌شود در مدار معادل توسط منبع جریان iw(t) 24 ارائه شده است، شبکه AC با یک Zs 25 سه قطبی نشان داده شده است. ; نام‌گذاری‌های بیشتر: بانک‌های خازن 4، راکتور زمینی 6، عنصر فعال 8.

شکل 8 یک مدار معادل برای نشان دادن عملکرد واحد سرکوب هارمونیک انتخابی است. عناوین موجود در نمودار با نامگذاری های شکل 7 مطابقت دارند. مقاومت مجازی Rae و منبع emf. vsel بخشی از عنصر فعال 8 است.

شکل 9 یک نمودار عملکردی از سرکوب انتخابی ولتاژ ماشین حساب هارمونیک ها توسط جریان اندازه گیری شده مبدل slave 3 (اتصال مستقیم، پیشخور) را نشان می دهد. مدار شامل بلوک های ضرب 39، 50، یکپارچه کننده های 51 54، جمع کننده 55 است.

شکل 10 یک بلوک دیاگرام از سرکوب انتخابی تنظیم کننده هارمونیک k-امین جریان اصلی را نشان می دهد. نمودار نشان می دهد: سنسور جریان شبکه 22، بلوک های ضرب کننده 56، 57، 58، یکپارچه ساز 59، منبع ولتاژ 60 از هارمونیک k-امین، عنصر 61 مربوط به مقدار مشخصه انتقال ثابت سیستم در فرکانس هارمونیک k-امین

شکل 11 بلوک دیاگرام محاسبه گر مولفه سرکوب هارمونیک انتخابی vsel با استفاده از بازخورد (فیدبک) در جریان شبکه است. مدار شامل یک بلوک همگام سازی و تبدیل 62، بلوک های ضرب کننده 63، 80، یکپارچه کننده های 81 86، جمع کننده 87 است.

دستگاه به شرح زیر عمل می کند

در PKU همگن پیشنهادی (نگاه کنید به شکل 3) عنصر فعال 8 به عنوان وسیله اصلی فیلتر استفاده می شود. مدارهای تشدید کمکی و مقاومت های میرایی مورد استفاده در مدار PKU شناخته شده با یک عنصر فعال (Sadek, Pereira, 2002 - ) مستثنی هستند. هر دو ویژگی:

میرایی

فیلترینگ انتخابی

به طور کامل در یک PKU همگن به سیستم کنترل عنصر فعال 8 اختصاص داده شده و توسط آن بدون دخالت هیچ سخت افزاری انجام می شود.

ولتاژ خروجی مبدل PWM ردیابی 10، با یک مدولاتور 13 که به درستی ساخته شده است، در خروجی خود به شبکه برق AC متغیری را از سیستم کنترل - تنظیم ولتاژ - vz بازتولید می کند:

با فرکانس مدولاسیون به اندازه کافی بالا، ریپل PWM توسط یک فیلتر بسیار سبک (شامل یک اندوکتانس 11 (Lae) و یک خازن 12 (Cae) حذف می شود، تاخیر خروجی نسبت به ورودی ناچیز است، به طوری که این نوع مبدل PWM 10 به عنوان یک تکرار کننده سیگنال (با دقت مقیاس) از سیستم کنترل به مدار قدرت عمل می کند و برابری (2) را کاملاً دقیق اجرا می کند.

مبدل PWM 10 (شکل 4 را ببینید) یک عنصر غیر انباشته و غیر اتلاف کننده قابل کنترل است (غیر انرژی، غیر اتلاف کننده). توان پورت AC Rae (w-z) همان قدرت پورت DC (dp-dm) است.

که در آن vae و iae جریان و ولتاژ پورت AC (w-z)، vd و id جریان و ولتاژ پورت DC (dp-dm) هستند.

و ضریب انتقال ولتاژ و جریان توسط سیستم کنترلی تنظیم می شود که عملکرد سوئیچینگ ترانزیستورهای s(t) را ایجاد می کند.

مقدار تابع سوئیچینگ که به صورت محلی در طول دوره مدولاسیون به طور میانگین می شود می تواند به آرامی در محدوده [-1، 1] تغییر کند و بر این اساس ولتاژ مبدل PWM 10 را می توان به آرامی توسط سیستم کنترل در محدوده [-vd, vd تغییر داد. ]. با یک مدولاتور 13 که به درستی ساخته شده است، تابع سوئیچینگ s(t) تولید شده توسط آن دارای یک مقدار متوسط ​​محلی است.

در این حالت، میانگین ولتاژ محلی مبدل PWM 10 با سیگنال مرجع مطابقت دارد.

که برای استفاده از آن به عنوان عنصر فعال فیلتر لازم است. برابری‌ها (37) ماژول‌های 23 طرح چندسطحی را توصیف می‌کنند، و پس از گسترش آشکار تفسیر، کل طرح چندسطحی مدولار را به‌عنوان یک کل توصیف می‌کنند.

همانطور که در بالا ذکر شد، به منظور تولید یک مرجع ولتاژ سه جزئی مبدل PWM 10 مطابق عبارت (I):

vz=vdemp+vsel+vbal

سیستم کنترل عنصر فعال 8 (نگاه کنید به شکل 3) مجهز به سه بلوک عملکردی خاص DBS (بلوک های 14، 15، 16) است.

بیایید به شرح کار آنها برویم.

بلوک میرایی (D-demp) 14 از بازخورد متناسب با بهره Rae برای بدست آوردن اولین سه جزء استفاده می کند:

که دقیقاً مانند یک مقاومت Rae وارد شده در مدار خروجی عنصر فعال 8 عمل می کند. بازخورد متناسب در جریان خروجی عنصر فعال 8 یک مقاومت میرایی مجازی Rae ایجاد می کند. این مقاومت مجازی نوسانات گذرای شبکه را بدتر از یک مقاومت واقعی نمی‌کند. با داشتن عنصر فعال 8، نیازی به وارد کردن مقاومت های میرایی واقعی در مدار فیلتر نیست. در PKU همگن آنها اعمال نمی شوند.

برای روشن شدن ماهیت فیزیکی فرآیندها در سیستم نشان داده شده در شکل 3، مفید است که فیدبک میرایی (D-demp) در مدار معادل جمع شود و عمل آن به مدار قدرت منتقل شود، جایی که این اتصال توسط مقاومت نشان داده می شود. Rae (مجازی). فرآیند پیچش بازخورد میرایی با کمک شکل های 5 الف و ب نشان داده شده است. شکل 5 الف) یک مدار معادل ساده شده از یک سیستم حاوی یک PKU همگن با بلوک 27 (که در مدار معادل به عنوان یک عنصر فعال عمل می کند) را نشان می دهد، و در آن بلوک 27 توسط سه حلقه بازخورد DBS (demp، تعادل، انتخاب) پوشانده شده است. . مبدل جریان 3 که توسط شبکه هدایت می شود در مدار معادل در شکل 5 a) و b)، منبع جریان iw(t)، و شبکه AC با یک Zs 25 سه ترمینال و emf نشان داده شده است. شبکه‌های us(t) 26. بقیه نام‌گذاری‌ها مانند شکل 3 هستند. در شکل 5 ب) همان مدار شکل 5 الف) با یک مقاومت مجازی Rae 28 نشان داده شده است. در مدار معادل در شکل 5 ب) با مقاومت مجازی Rae 28، تنها دو فیدبک B و S باقی می مانند. بلوک فعلی 27 (عنصر فعال) مستقیماً پاسخ نمی دهد. بنابراین، وظیفه سنتز به دو بخش تقسیم می شود. مقاومت مجازی Rae 28 برای کاهش ارتعاشات گذرا انتخاب شده است. دو جزء باقیمانده BS از طریق مقاومت مجازی 28 بر روی سیستم میرایی عمل می کنند.

بیایید به شرح عملکرد بلوک 15 تعادل - B (تعادل) ادامه دهیم.

هنگامی که به عنوان بخشی از یک عنصر فعال 8 کار می کند، مبدل PWM 10 انرژی را از یک شبکه به شبکه دیگر منتقل نمی کند و خازن های ذخیره سازی 20 مبدل PWM 10 ممکن است به منبع ولتاژ DC یا تخلیه متصل نباشند، به عنوان مثال. باقی مانده تا "آویزان" یا "شناور" باشد. در نتیجه، مشکل حفظ تعادل توان خازن های ذخیره سازی 20 به وجود می آید. برای عملکرد مبدل PWM 10، لازم است که ولتاژ vd خازن های ذخیره سازی 20 در مجاورت یک سطح معین نگه داشته شود. vdz:

و برای این لازم است که در هر بازه زمانی به اندازه کافی طولانی Td توان متوسط ​​مبدل PWM 10 (و عنصر فعال 8) صفر باشد.

.

این برابری باید در پس زمینه عملکرد عنصر فعال 8 از وظایف اساسی آن برآورده شود: میرایی نوسانات گذرا و جذب هارمونیک های بالاتر جریان. ویژگی شرایط استفاده از عنصر فعال 8 در فیلتر شبکه AC این امکان را فراهم می کند: بدون هیچ گونه نقض فیلتر، ولتاژ هارمونیک اساسی با دامنه و فاز دلخواه را می توان به ولتاژ خروجی اضافه کرد. عنصر فعال 8. دامنه پیچیده ولتاژ هارمونیک اساسی عنصر فعال 8 یک پارامتر آزاد است. این اوست که به عنوان پارامتری برای تنظیم تعادل توان Pd خازن های ذخیره سازی 20 عنصر فعال 8 استفاده می شود.

ولتاژ vd این خازن ها با یک معادله دیفرانسیل غیر خطی توصیف می شود

.

که در آن C ظرفیت خازن 20 است.

با این حال اگر به انرژی انباشته شده بگذریم

,

معادله خطی می شود

اجازه دهید جزء تعادل Pbal را در توان Pd مشخص کنیم:

که در آن Pd" - اجزای دیگر. برای کنترل شی با معادله (11) از کنترلر انتگرال تناسبی 36 (کنترل کننده PI) قدرت استفاده می شود (شکل 6 را ببینید).

که در آن: p عملگر لاپلاس است. خازن ذخیره انرژی Ez-setting 20; Kd، td - بهره و ثابت زمانی کنترل کننده PI.

با پارامترهای مناسب، چنین کنترل کننده ای به طور موثر انرژی Ed را به مقدار معین Ez می رساند.

همانطور که در شکل 6 نشان داده شده است، ورودی بلوک عملکردی 34 سیگنال vd را از حسگر ولتاژ 19 خازن های ذخیره سازی 20 دریافت می کند، سپس اختلاف (Ez-Ed) در خروجی جمع کننده 35 شکل می گیرد که تغذیه می شود. به ورودی رگولاتور 36.

در مرحله بعد، مقدار توان Pbal تعیین شده توسط تنظیم کننده 36 باید به یک دامنه ولتاژ تعادل پیچیده vbal و سپس به یک متغیر سینوسی از فرکانس شبکه vbal(t) تبدیل شود تا توان تعادل مورد نیاز Pbal را محقق کند.

توان تعادل برابر است با حاصل ضرب اسکالر دامنه های مختلط، توابع سینوسی ولتاژ و جریان (vbal، ibal).

با استفاده از مدار معادل (نگاه کنید به شکل 7) سیستم نشان داده شده در شکل 3، عبارتی برای دامنه پیچیده جریان تعادل ibal به دست آمد:

که در آن دامنه پیچیده ولتاژ شبکه در مقابل، yo رسانایی بلوک بانک خازن 4 است، ho راکتانس راکتور زمین 6، .

جایگزینی آخرین عبارت به (13) می دهد

که در آن - - مدول ولتاژ شبکه در مقابل، Vbal، مولفه ولتاژ نرمال - تعادل نرمال با بردار ولتاژ شبکه است.

مولفه مماسی بردار بر توان تعادل تأثیر نمی گذارد. جزء Vbal,tan را می توان به عنوان صفر یا برخی دیگر در نظر گرفت. بر تعادل تأثیر نمی گذارد. از فرمول (15)، توان مورد نیاز Pbal برای محاسبه مولفه نرمال دامنه تعادل استفاده می شود

محاسبه Vbal,norm با استفاده از ضرب بلوک 29 و تقسیم بلوک 32 اجرا می شود (شکل 6 را ببینید). در این حالت، ماژول ولتاژ در مقابل با استفاده از بلوک همگام سازی 37 و بلوک محاسبه ماژول 38 محاسبه می شود. بلوک 37 ولتاژهای سه فاز یک شبکه سه فاز را به یک متغیر پیچیده به شکل زیر تبدیل می کند:

متشکل از یک دامنه پیچیده و یک بردار دوار با دامنه واحد (معام) e j· .،

بلوک تقسیم 33 مقادیر بردار واحد دوار e j· ولتاژ شبکه را محاسبه می کند و سپس با استفاده از بلوک های ضرب 30 و 31، یک متغیر سینوسی تشکیل می شود - ولتاژ تعادل vbal - دومین جزء از سه جزء بیان (1):

پس از اتصال مؤلفه میرایی vdemp و مؤلفه متعادل vbal ژنراتور ولتاژ عنصر فعال 8، مدار معادل شبکه AC به همراه خازن های جبران کننده 4 و عنصر فعال 8، با کمک مقاومت های مجازی یک مدار قدرت را تشکیل می دهند که به شدت میرا شده است. بدون استفاده از مقاومت های اتلاف کننده انرژی واقعی برای میرایی. در شکل ساده شده، بدون در نظر گرفتن فیلتر (Lae، Cae) مدولاسیون عرض پالس فرکانس بالا، که در اینجا ناچیز است، این مدار در شکل 8 نشان داده شده است. عنصر فعال 8 در آن توسط یک مقاومت میرایی Rae و یک منبع emf نمایش داده می شود. vsel، طراحی شده برای جذب هارمونیک های بالاتر جریان iw.

طیف جریان ارسالی به شبکه توسط مبدل شبکه محور 3 گسسته است

بر این اساس، جزء جذب هارمونیک انتخابی vsel به عنوان مجموع تشکیل می شود

هر یک از هارمونیک های بالاتر جریان iw k تحت تأثیر هارمونیک ولتاژ خروجی واک عنصر فعال 8، باید به طور کامل به PKU (به عنصر فعال 8) کشیده شود، به طوری که باید:

و بر این اساس برای ولتاژ:

برای تحقق این شرایط، دامنه پیچیده هارمونیک های ولتاژ vsel() باید باشد

, k Iw k ,

در این حالت هارمونیک جریان k با دامنه پیچیده از عنصر فعال 8 عبور می کند

عملکرد بر اساس فرمول (21 24) نمودار عملکردی محاسبه کننده سرکوب انتخابی هارمونیک ها در شکل 9 آورده شده است.

هارمونیک های متعارف مبدل جریان 12 پالسی 3 دارای مرتبه بزرگی هستند.

k: -11، 13; -23، 25; -35، 37;

که در آن اعداد منفی مربوط به هارمونیک های معکوس چرخش هستند. متغیرهای پیچیده با دامنه واحد e j·k· (orths) از بلوک همگام سازی به دست می آیند (در شکل 9 نشان داده نشده است)، که در آن، در نتیجه پردازش ولتاژ شبکه vs()، ابتدا ort e j· به دست می آید. و سپس سایر اورت های لازم از آن محاسبه می شود. دامنه جریان مختلط مبدل برده با فیلتر همزمان با ضرب در بلوک های ضرب 39، 42، 45، 48 توسط بردار واحد چرخشی معکوس استخراج می شود. ضرب های 40، 43، 46، 49 دامنه های ولتاژ مختلط را محاسبه می کند هارمونیک ها، و سپس در بلوک های ضرب 41، 44، 47، 50 با ضرب در بردار واحد مربوطه e j·k· هارمونیک ولتاژ vsel k به دست می آید. جمع کننده 55 به دست آوردن سیگنال نهایی vsel را ممکن می سازد.

انتخاب ماشین‌حساب سرکوب انتخابی سنتز شده در بالای مولفه میرایی کار می‌کند و میرایی را نقض نمی‌کند. در عین حال، با پارامترهای امپدانس دقیقاً شناخته شده و محاسبات دقیق، هارمونیک های مبدل 3 رانده شده توسط شبکه را به طور کامل به مدار دستگاه جبران کننده جذب می کند.

جریان مبدل شبکه محور 3 iw() تقریباً مستقل از رفتار عنصر فعال 8 است. به همین دلیل، محاسبه گر سرکوب انتخابی که بر روی این جریان عمل می کند، نشان داده شده در شکل 9، یک سیستم پیشخور است و به اشتراک می گذارد. مزایا و معایب ذاتی سیستم های با اتصال مستقیم مزیت حذف مشکل پایداری است. اتصالات مستقیم نمی توانند علت خود نوسانی باشند. عیب آن حفظ هرگونه خطای ناشی از خطای داده های اولیه و خطای هر مرحله محاسبه و در نتیجه دقت پایین است. به همین دلیل، سیستم‌های پیش‌خور فقط در موارد نادری مورد استفاده قرار می‌گیرند. ماشین حساب vsel مطابق نمودار در شکل 9 در بالا فقط برای نشان دادن عملکرد عنصر فعال 8 در دستگاه جبران کننده فیلتر مورد بحث قرار گرفته است.

هنگام پیاده سازی ماشین حساب vsel در یک FKU همگن مطابق با پیشنهاد فنی پیشنهادی، از بازخورد استفاده می شود، به عنوان مثال. همانطور که در طرح کلی یک PKU همگن نشان داده شده است، ارتباط بر روی جریان اندازه گیری شده شبکه AC (شکل 3) است.

ساخت سیستم سرکوب انتخابی هارمونیک های جریان اصلی () که در اینجا پیشنهاد شده است، بر اساس اصل شبه ایستایی است. قابل توجه است که سیستم انتخاب در پس زمینه بازخورد بازخورد میرایی باند پهن بسته، که در بالا مورد بحث قرار گرفت، عمل می کند. تحت عمل میرایی، پس از مدت زمان کافی کوتاه یا با تغییرات به اندازه کافی آهسته در شرایط، جریان شبکه AC از همان هارمونیک هایی تشکیل می شود که توسط مبدل شبکه محور 3 تولید می شود:

علاوه بر این، دامنه های مختلط هارمونیک های جریان اصلی با دامنه های پیچیده هارمونیک های جریان مبدل 3 که توسط شبکه هدایت می شود و دامنه های پیچیده هارمونیک های ولتاژ توسط ضرایب ویژگی های انتقال ثابت مرتبط است. از سیستم:

Y(j·) - مشخصه انتقال ثابت مدار معادل کامل سیستم از ولتاژ عنصر فعال به جریان اصلی. Yk =Y(jk);

G(j) - مشخصه انتقال ثابت مدار معادل کامل سیستم از جریان مبدل رانده شده توسط شبکه به جریان خط. Gk =G(j k).

فرض بر این است که معادله انتقال دامنه‌های مختلط در شرایط تقریباً ثابت به طور رضایت‌بخشی برقرار است، زمانی که دامنه‌های مختلط به آرامی در حال تغییر توابع زمان هستند، , . با در نظر گرفتن (25) به عنوان معادله شی کنترل، انتخاب کنترل کننده برای آن آسان است. تابع کنترل هدف به دست آوردن مقادیر صفر از تمام هارمونیک های جریان اصلی است، به عنوان مثال. مقدار تنظیم شده برای دامنه مختلط هر هارمونیک صفر است،

بهترین کنترل کننده برای این شرایط یکپارچه ساز است

ثابت زمانی انتگرالگر کجاست.

سپس معادله دامنه مختلط هارمونیک جریان اصلی به صورت زیر بدست می آید:

همانطور که قبلا ذکر شد، متغیر سمت راست معادله (متغیر مزاحم) تقریباً مستقل از فرآیندهای سرکوب هارمونیک است و در شرایط حالت پایدار ثابت است، به طوری که سمت راست معادله در حالت ثابت صفر می شود. شرایط دولت

.

بر این اساس، دامنه پیچیده هارمونیک های جریان اصلی سرکوب شده انتخابی به صورت نمایی با ثابت زمانی به صفر می رسد.

همانطور که از یک تنظیم کننده انتگرال انتظار می رود، خطا (در این مورد، هارمونیک جریان اصلی) به طور کامل حذف می شود.

معادلات سیستم برای سرکوب انتخابی هارمونیک های جریان اصلی (25، 26) پیچیده است. متغیرهایی که به آهستگی تغییر می کنند، که در آنها گنجانده شده است، دارای ارزش پیچیده هستند. ضرایب معادلات Y k , G k نیز مختلط هستند. این به خودی خود فقط فنی است. به راحتی می توان معادلات (25، 26) را به عبارات مربوطه برای 2 بردار با مقادیر واقعی گسترش داد.

x=x d + j x q col(x d ,x q).

این کار فقط به این دلیل انجام نمی شود که فرمول های با ارزش پیچیده کوتاه تر هستند و ماهیت را با وضوح بیشتری بیان می کنند. باید به شرایط دیگری توجه بیشتری کرد. در ضریب Y k معادله شی (25)، پارامترهای شبکه SS، که PKU به طور کلی در آن کار می کند، و کنترل کننده سرکوب هارمونیک انتخابی k به طور خاص، پنهان هستند. پارامترهای شبکه فقط به صورت نادرست شناخته می شوند و این پارامترها در معرض تغییر هستند. هنگام در نظر گرفتن حساسیت سیستم سرکوب هارمونیک انتخابی به خطای دانش خط، لازم است بین پارامتر Y k تعیین شده توسط خط معادله (25) و مقدار تخمینی این پارامتر Y k مورد استفاده در سیستم کنترل تمایز قائل شد. عنصر فعال، معادله (26) خواهد شد

هنگامی که آن را به (25) جایگزین کنید، یک عامل مختلط در معادلات یک سیستم بسته ظاهر می شود که برابر با نسبت پارامتر واقعی و تخمینی است.

.

این ضریب مختلط ثابت زمانی کنترل کننده را تغییر می دهد و آن را به یک عدد مختلط تبدیل می کند. جزء گذرا سیستم کنترل بسته (28) به شرح زیر اصلاح می شود

جایی که برای اختصار نوشته شده است

آخرین عبارت یک نوسان هارمونیک میرا شده با ثابت زمانی میرایی و فرکانس طبیعی را توصیف می کند

تنها زمانی که خطای فاز به مقادیر بحرانی برسد، مولفه گذرا از بین می رود

خطای ماژول بر پایداری تأثیر نمی گذارد. فقط سرعت را تغییر می دهد. این منجر به یک نتیجه گیری مهم می شود: سیستم سرکوب انتخابی هارمونیک های جریان اصلی با بازخورد یکپارچه قوی است. این پایداری را در طیف گسترده ای از اختلافات بین پارامترهای شبکه AC و پارامترهای مورد انتظار حفظ می کند. ثبات تنها زمانی از بین می رود که جهت بازخورد تغییر کند، زمانی که بردار واگرایی از ربع I، IV صفحه مختلط فراتر رود (مولفه واقعی بردار واگرایی منفی می شود).

ساختار تنظیم کننده سرکوب انتخابی k-امین هارمونیک جریان اصلی، که بر اساس معادلات (25، 26) عمل می کند توسط نمودار در شکل 10 نشان داده شده است.

خود تنظیم کننده فقط با دامنه های پیچیده کار می کند. دامنه جریان از جریان i(·) اندازه گیری شده توسط سنسور 22 با ضرب در واحد ضرب 56 در kامین بردار واحد چرخش معکوس e-j·k· استخراج می شود. برای بدست آوردن دامنه ولتاژ مختلط، متغیر خروجی یکپارچه ساز مختلط در ضریب مختلط فرضی ضرب می شود. - انتقال مقاومت از ولتاژ عنصر فعال 8 به جریان شبکه در فرکانس هارمونیک k-ام. بر اساس مقدار به دست آمده از دامنه ولتاژ مختلط، با ضرب در k-امین بردار واحد دوار e j·k· با استفاده از واحد ضرب 58، وظیفه ولتاژ هارمونیک k-امین Vk عنصر فعال 8 بازیابی می شود.

ساخت مدار کامل ماشین حساب جزء vsel( )، یعنی. جزء سرکوب انتخابی هارمونیک ها، مجموع تنظیم کننده های شکل نشان داده شده در شکل 10 برای کل مجموعه هارمونیک های انتخاب شده است. یک تنظیم کننده برای هر یک از هارمونیک های سرکوب شده. این ساختار در شکل 11 نشان داده شده است.

فهرست هارمونیک های سرکوب شده ابتدا هارمونیک های متعارف را شامل می شود

11, 13; -23, 25; -35, 37 .

علاوه بر هارمونیک های متعارف، جریان مبدل هدایت شده توسط شبکه حاوی هارمونیک های غیر متعارف در مقادیر باقیمانده است.

5, -7; -17, 19; .

آنها توسط جریانهای بدون بار ترانسفورماتورهای مبدل و عدم دقت در کنترل شیر ایجاد می شوند. دامنه آنها معمولاً کوچک است، اما ممکن است نیاز به کاهش سطح آنها باشد. در یک PKU همگن با یک عنصر فعال که توسط یک الگوریتم DBS سه جزئی کنترل می شود، برای جذب هارمونیک های غیر متعارف به تجهیزات اضافی نیاز نیست. کافی است در نمودار عملکردی و بلوک برنامه 16 شاخه سرکوب کننده هارمونیک انتخابی (انتخاب) مربوط به این هارمونیک های غیر متعارف، همانطور که در شکل 11 نشان داده شده است، قرار دهید.

هنگام در نظر گرفتن نمودار عملکردی بلوک 16، باید پدیده برهم نهی هارمونیک ها را در نظر گرفت. در شکل 11 در ورودی های انتگرال 81 86 مقادیر Is 11 Is 13 ثبت شده است.

در واقع، برای یک جریان از فرم

به عنوان مثال، در ورودی انتگرالگر 82، پس از ضرب (با استفاده از واحد ضرب 66) در e -j 13، جمع به دست می آید:

1 e -j 12 + Is 11 e -j 24 + Is 13 + Is 23 e -j 36 + ،

که در آن هارمونیک های 12، 24 و 36 برابر فرکانس به دامنه مختلط 13 اضافه می شود. برای جلوگیری از تداخل، ثابت زمانی انتگرالگرهای 81 86 باید به اندازه کافی بزرگ انتخاب شود تا کمترین فرکانس هارمونیک های ترکیب را کاهش دهد. در مثال بالا، کمترین فرکانس این هارمونیک 12 است. برای تضعیف آن، لازم نیست که روند سرکوب انتخابی هارمونیک را بیش از حد کند کنید. حتی بدون اقدامات خاص، سیستم سرکوب هارمونیک انتخابی می تواند کاملاً پویا باشد.

در پایان شرح سیستم سرکوب انتخابی با بازخورد جریان اصلی، توجه می کنیم که هنگام استفاده از آن، دقت سرکوب هارمونیک های بالاتر جریان اصلی تنها با دقت اندازه گیری تعیین می شود. سایر خطاها، از جمله خطا در اطلاعات مربوط به پارامترهای شبکه AC، به طور کامل توسط کنترلرهای بازخورد انتگرال سرکوب می شوند.

عملکرد دستگاه جبران کننده فیلتر اختراعی با نمودارهای فرآیند (شکل 12 - شکل 13) به دست آمده با استفاده از مدل ELTRAN نشان داده شده است. ELTRAN (, ) یک سیستم جهانی برای مدل‌سازی مبدل‌های شیر با هر پیکربندی و هدفی است. مدل ELTRAN به همراه قسمت برق مبدل، سیستم کنترل آن و در صورت لزوم مدارهای خارجی مجاور مبدل را نیز نمایش می دهد. همه این امکانات در این مورد نیاز بود. مدل پیاده‌سازی‌شده، اولاً، تمام مدارهای قدرت واحد کامل یکسو کننده-مبدل (KVPU) را با جزئیات نشان می‌دهد که یک نمودار تک خطی ساده شده آن در شکل 3 نشان داده شده است، از جمله:

مبدل جریان برقی دوازده پالسی 3، با نمایش جداگانه هر شیر.

مبدل ترانسفورماتور سه سیم پیچ 2، نمایش پیکربندی مدار مغناطیسی مخصوص ترانسفورماتورهای مبدل و با در نظر گرفتن پدیده های اشباع آن؛

بانک های خازن 4، سوئیچ های 5 و راکتورهای زمین 6، و همچنین مدارهای RC کمکی برای محدود کردن جریان های هجومی هنگام تعویض باتری ها 4.

شبکه AC 1 به شکل یک مدار معادل چهار پیوندی خط انتقال و همچنین راکتانس و emf. پست مجاور؛

مبدل ولتاژ PWM پنج سطحی مدولار 10 با نمایش جداگانه ای از خازن های IGBT و ذخیره سازی 20 (عنصر فعال 8).

مدولاسیون عرض ریپل با فرکانس بالا فیلتر Lae 11، Sae 12.

همراه با مدار قدرت، سیستم کنترل عنصر فعال 8 طبق الگوریتم DBS نیز با تمام بلوک های عملکردی و حلقه های بازخورد آن به طور دقیق نمایش داده می شود.

این مدل همچنین سیستم همگام سازی و سیستم کنترل مبدل جریان رانده شده توسط شبکه 3 را نمایش می دهد. پارامترهای مدل: قدرت - P N = 500 مگاوات، ولتاژ شبکه AC-V N = 400 کیلو ولت.

کل توان راکتیو FCU مورد نیاز برای عملکرد KVPU است

Q SUM 330 Mvar.

بانک های خازن FKU به 3 بلوک از همان نوع تقسیم می شوند (Nq=3). ظرفیت هر باتری است

KVPU شبیه سازی شده برای عملکرد با تغییر در توان ارسالی P فراهم می کند. برای تنظیم توان راکتیو با تنظیم گسترده توان ارسالی، سوئیچینگ بانک های خازن مورد نیاز است. در چارچوب مطالعه، حالت سوئیچینگ سنکرون به عنوان حالت سوئیچینگ اصلی در نظر گرفته شده است. فناوری سوئیچ ولتاژ بالا مدرن سوئیچینگ سنکرون را ممکن می سازد. توابع زمان بندی به مدل مورد استفاده نگاشت می شوند.

مدل سنتز شده ELTRAN KVPU با ترکیب و توابع شرح داده شده در بالا برای حل طیف گسترده ای از مشکلات در طراحی اشیاء واقعی استفاده می شود.

در اینجا ما تنها نتایج شبیه‌سازی فردی را ارائه می‌کنیم که مستقیماً به یک PKU همگن و عنصر فعال آن مربوط می‌شود.

در شکل 12. نمودارهای عملکرد یک PKU همگن و عنصر فعال آن 8 را در حالت ثابت در توان ارسالی نامی نشان می دهد. نمودارها در 4 نمودار (1 - نمودار بالا، 4 - نمودار پایین) قرار دارند.

نمودار اول نشان می دهد:

U LMA - ولتاژ فاز شبکه 1 (همچنین ولتاژ سیم پیچ اصلی ترانسفورماتور مبدل 2 است)

IA - جریان فاز ذوزنقه ای مبدل که توسط شبکه 3 هدایت می شود (همچنین جریان سیم پیچ شبکه ترانسفورماتور مبدل 2 است)

IA - جریان فازی که وارد شبکه می شود.

جریان مبدل slave بسیار جلوتر از ولتاژ اصلی است: مبدل slave برای تغییر دریچه های خود توان راکتیو مصرف می کند. دستگاه جبران کننده فیلتر یک جریان تاخیری به جریان مبدل slave اضافه می کند و در نتیجه جریان اصلی را جابجا می کند. علاوه بر این، FKU هارمونیک های بالاتر جریان مبدل برده را کنار هم می کشد. در نتیجه، جریان ورودی به شبکه سینوسی می شود، با یک جابجایی کوچک نسبت به ولتاژ. از نظر بصری، در نمودارها، اعوجاج جریان اصلی و ولتاژ شبکه به هیچ وجه قابل توجه نیست. در نمودار اول، مقداری جبران بیش از حد توان راکتیو قابل توجه است: جریان اصلی ورودی از ولتاژ شبکه عقب است. این به دلیل این واقعیت است که قدرت نصب شده باتری های FKU با مقداری مازاد در محاسبه برای انتقال قدرت افزایش یافته 1.1·P N انتخاب می شود.

نمودار دوم یک متغیر - UAF - ولتاژ فاز را در شین‌های 7 عنصر فعال 8 نشان می‌دهد (شکل 3 را ببینید)، که ولتاژ عنصر فعال پس از فیلتر کردن فیلتر Lae 11، مدولاسیون عرض پالس فرکانس بالا Cae 12 است. چنین فیلتری، همانطور که در بالا ذکر شد، بخشی از عنصر فعال است. ولتاژ عنصر فعال، همانطور که از نمودار مشاهده می شود، توسط هارمونیک های 11 و 13 تسلط دارد که با هم یک شکل ضربان مشخص را ایجاد می کنند. هارمونیک های دیگر در نمودار ولتاژ عنصر فعال قابل مشاهده نیستند. انتخاب آنها نیاز به پردازش سیگنال خاص دارد.

نمودار سوم نشان می دهد: KUA - ولتاژ فاز مبدل PWM 10 (مطابق شکل با ولتاژ خروجی مبدل PWM چند سطحی مدولار 10 - قسمت پایه عنصر فعال 8). مدولاسیون عرض فرکانس بالا است. سطح ولتاژ متوسط ​​محلی مبدل در نمودار فقط به عنوان ضخیم شدن / رقیق شدن خطوط سوئیچینگ مشاهده می شود.

نمودار چهارم (پایین) نشان می دهد:

ILAIN - جریان عنصر فعال 8،

ILAF - جریان 6 راکتور زمینی که عنصر فعال را شنت می کند.

ICAF کل جریان بانک خازن 4 است.

در جریان عنصر فعال ابتدا هارمونیک های 11 و 13 و علاوه بر آنها هارمونیک اصلی با فرکانس شبکه مشاهده می شود. ضربان های مدولاسیون عرض در آن قابل توجه است که به عنوان مقداری "پشم" خط فعلی قابل مشاهده است. دامنه این ریپل ها کم است اما فرکانس آن زیاد است و به طور کامل توسط خازن های فیلتر عنصر فعال جذب می شوند. همانطور که قبلا ذکر شد، مدولاسیون عرض پالس به ولتاژ خروجی عنصر فعال نفوذ نمی کند.

از در نظر گرفتن شکل 12 نتیجه می شود که PKU جبران و فیلتر موثر را فراهم می کند.

گذرا ناشی از سوئیچینگ بانک های خازن در جریان تنظیم توان راکتیو FKU یک اتفاق مکرر برای KVPU با مبدل های مبتنی بر شبکه است. این فرآیندها نیز با استفاده از مدل ELTRAN در نظر گرفته می شوند. سوئیچینگ ها به صورت هماهنگ انجام می شوند: روشن کردن مدار شکن در فرمان ورودی به تأخیر می افتد تا لحظه بسته شدن تماس در لحظه انتقال ولتاژ به صفر کاهش یابد. چنین کنترلی با فن آوری مدرن قطع کننده های مدار ولتاژ بالا تسلط دارد. نوسانات گذرا در شبکه و اضافه بارهای ضربه ای بانک های خازن و خود کلیدهای مدار را بدون نیاز به هزینه های قابل توجه کاهش می دهد.

یکی از گذراهای معمولی در شکل 13 نشان داده شده است که نمودارهایی از روند کاهش توان ارسالی را نشان می دهد که همراه با قطع شدن یکی از سه بانک خازن PKU است. نمودار جریان خروجی مبدل 3 (I - منحنی پله ای) و جریان خط (شبکه) (IL - منحنی صاف) را با کاهش توان ارسالی همراه با قطع باتری سوم نشان می دهد. PKU

در روند کاهش توان ارسالی، توان راکتیو Q مبدل 3 که توسط شبکه هدایت می شود کاهش می یابد، مازاد توان راکتیو QL شبکه ایجاد می شود و سیستم کنترل توان راکتیو قطع باتری سوم FCU را آغاز می کند. . گذرا ناشی از کاهش توان ارسالی و قطع شدن باتری آغاز شده توسط آن، با برقراری یک حالت جدید در زمان 100 میلی ثانیه پایان می یابد.

در شکل 13 اعوجاج ولتاژ در فرآیند گذرا تقریباً قابل مشاهده نیست. این نتیجه مثبت دو شرایط است. اول، زمان بندی سوئیچ ها اثر مزاحم سوئیچینگ روی سیستم را به حداقل می رساند. ثانیاً، مقاومت های مجازی تشکیل شده توسط زیرسیستم D سیستم کنترل سه جزئی DBS، میرایی شدید سیستم را فراهم می کنند. همچنین تأثیر سیستم سرکوب انتخابی هارمونیک ها قابل توجه است که سرکوب کامل هارمونیک های جریان اصلی را فراهم می کند.

کیفیت PKU همگن و سیستم کنترل DBS آن هنگام تنظیم توان ارسالی کاملاً رضایت بخش است.

مطالعه حالت‌های KVPU با یک مبدل استاندارد مبتنی بر شبکه و یک FKU همگن نشان داد که توان نصب شده مورد نیاز عنصر فعال 1.2 1.4 درصد از توان خروجی KVPU است. این مقدار ناچیز است، به طوری که هزینه عنصر فعال هیچ سهم محسوسی در هزینه KVPU ندارد و تلفات عنصر فعال در بین ضررهای موجود در KVPU نامحسوس است. عارضه یک KVPU همگن با مدارهای تشدید به منظور کاهش قدرت عنصر فعال غیر منطقی است.

مزایای یک PFC همگن با یک عنصر فعال، وضعیت هنر مبدل های MMC، و همچنین پیچیدگی الگوریتم DBS، ارائه یک PFC همگن را برای تمام پروژه های HVDC مدرن با مبدل های جریان برده امکان پذیر می کند. وضعیت هنر برای این مرحله بعدی در بهبود HVDC-LCC بالغ شده است.

بنابراین، با اجرای فوق از دستگاه ادعا شده، عملکردهای اصلی تضمین می شود - تنظیم توان راکتیو در هنگام استفاده از همان نوع بانک های خازن قابل تعویض، جذب کامل هارمونیک های بالاتر بدون استفاده از مدارهای رزونانس تنظیم شده، میرایی نوسانات گذرا بدون استفاده از مقاومت های اتلاف کننده انرژی. .

بر اساس موارد فوق، وظایف زیر انجام می شود:

ساده سازی مدار PKU به دلیل کاهش شدید تعداد شاخه های PKU برای شرایط کنترل توان راکتیو با سوئیچینگ باتری ها،

کاهش سطح تلفات توان PKU به دلیل میرایی با مقاومت های مجازی به جای میرایی با مقاومت های واقعی (عملکرد توسط سیستم کنترل عنصر فعال بدون درگیر شدن هیچ سخت افزاری انجام می شود)

ساده سازی تنظیمات FKU در هنگام راه اندازی و بازسازی در هنگام تغییر پارامترهای شبکه AC، که صرفاً با تنظیم برنامه کنترل عنصر فعال حاصل می شود، به طور موثر حل شده است.

منابع اطلاعاتی

1. CIGREWorking Group 14.30. فیلتر سوئیچینگ و مدیریت توان راکتیو. بخش 8. شماره 139 - راهنمای تعیین مشخصات و ارزیابی طراحی فیلترهای AC برای سیستم های HVDC. آوریل 1999

2.R.K. Chauhan, M. Kuhn, D. Kumar, A. Kolz, P. Riedel - BasicDesignAspectsofBallia-Bhiwadi 2500MWHVDCPowerTransmission System, 2009

3. Marquardt Rainer (DE) - مدار یکسوسازی جریان برای اینورترهای منبع ولتاژ با ذخایر انرژی جداگانه، بلوک های فاز را با خازن های ذخیره انرژی جایگزین می کند. شماره نشریه DE 10103031, 2002-07-25

4. ل.گیوگی، و.ر. Pelly - تغییر دهنده های فرکانس توان استاتیک - تئوری، عملکرد و کاربرد. نیویورک: جی وایلی، 1976

5. Sadek Kadry (DE)، Pereira Marcos (DE) - Siemens AG (DE) - فیلتر هیبریدی برای شبکه جریان متناوب. شماره نشریه US 6385063, 2002-05-07

7. CIGRE IEC/PAS 62544 - فیلترهای فعال در برنامه های HVDC. مشخصات در دسترس عموم، پیش استاندارد، 02-2008، صفحه 43-44

8. Marcos Pereira، Aplicaço de Novos Filtros Ativos AC de Pot nca Plena - IEE/PES T&D 2010 آمریکای لاتین. S o Paulo، برزیل، نوامبر 2010. (Siemens AG 2010 Energy Sector. [ایمیل محافظت شده]).

9. مصطفی غ.م. - ماتریس هایی برای توصیف توپولوژی ترانسفورماتورها. «برق» شماره 10، 1356، صص 34-39

10. مصطفی جی.م.، شارانوف آی.م. - مدل سازی ریاضی مبدل های تریستوری. «برق» شماره 1، 1357، ص 40-45

مطالبه

1. دستگاه جبران کننده فیلتر یک نصب کامل مبدل انتقال برق DC مبتنی بر مبدل جریان دریچه محور (تریستور) (مبدل تغییر خطی، LCC) با توان انتقالی قابل تنظیم، تنظیم توان راکتیو با تغییر دو یا چند شاخه، هر یک از که مجهز به سوئیچ برای اتصال به شبکه است و حاوی بانک های خازن، مقاومت ها، راکتورهایی است که عملکردهای فیلتر و جبران را انجام می دهند. دستگاه جبران کننده فیلتر همچنین حاوی یک یا چند عنصر فعال (مبدل ولتاژ با مدولاسیون عرض فرکانس بالا، سنسورهای جریان و ولتاژ) است که به این ترتیب مشخص می شود:

بانک های خازن فقط تابع جبران را اجرا می کنند و با توان راکتیو Qk برابر با کسر Nq ام بالاترین توان راکتیو کل Qsum ارسال شده یکسان هستند:

که در آن Nq تعداد بانک های خازن است،

بانک های خازن از طریق یک عنصر فعال مشترک به وسیله تعداد مناسب کلیدهای ولتاژ متوسط ​​یا از طریق عناصر فعال جداگانه به "ارت" متصل می شوند.

در دستگاه جبران کننده فیلتر، عملکرد فیلتر فقط توسط عنصر فعال (عناصر فعال) انجام می شود، برای این منظور، سیستم کنترل عنصر فعال (مبدل PWM) علاوه بر مجموعه معمول بلوک های تابع PWM. مبدل، مجهز به سه بلوک عملکرد خاص پیاده‌سازی شده توسط نرم‌افزار (با بازخورد مربوط به آنها) است:

بلوک D - میرایی (نمک)،

بلوک B - تعادل (بال)،

بلوک S - سرکوب هارمونیک انتخابی (sel)،

تولید ولتاژهای مرجع، که مجموع آنها متغیر اصلی کنترل مبدل - مرجع ولتاژ vz(t) (تابع زمان) را تشکیل می دهد:

vz=vdemp+vbal+vsel و:

بلوک D با استفاده از بازخورد باند پهن (مثلاً متناسب با بهره Rae) در جریان خروجی مبدل iae(t) مطابق با معادله تشکیل می‌شود:

vdemp(t)=Rae iae(t)،

و با نشان دادن یک مقاومت مجازی Rae، نوسانات گذرا شبکه را به همان روشی که یک مقاومت واقعی Rae وارد مدار خروجی مبدل می‌شود، کاهش می‌دهد. در این حالت، مقدار بهره Rae به گونه ای انتخاب می شود که نوسانات گذرا را به بهترین نحو کاهش دهد. دو بلوک باقیمانده B و S از طریق مقاومت مجازی Rae روی سیستم میرا عمل می کنند.

بلوک B با استفاده از بازخورد روی ولتاژهای vd خازن های ذخیره لینک های ولتاژ DC مبدل با مشارکت ولتاژ اصلی در مقابل این بازخورد تشکیل می شود، وظیفه حفظ تعادل توان Pd را انجام می دهد و در نتیجه، ولتاژ vd خازن های ذخیره سازی در مجاورت یک سطح معین vdz:

ماژول محاسبه (با توجه به توان تعادل تعیین شده توسط کنترل کننده تعادل) دامنه پیچیده مولفه ولتاژ تعادل Vbal، نرمال، نرمال به بردار ولتاژ اصلی:

,

دامنه پیچیده ولتاژ شبکه کجاست، yo رسانایی بانک خازن است،

ماژول تولید ولتاژ تعادل - به عنوان یک متغیر سینوسی فرکانس اصلی، متعامد به ولتاژ شبکه مطابق با عبارت:

vbal(t)=Vbal، norm j e j،
- بردار واحد دوار k-امین هارمونیک جریان اصلی.

ماژول تنظیم دامنه های پیچیده هارمونیک های ولتاژ بالاتر vsel، یعنی. جزء سرکوب انتخابی هارمونیک ها (sel)، با استفاده از یک تنظیم کننده انتگرال برای هر هارمونیک جریان بالاتر سرکوب شده انتخابی، که بر اساس دامنه پیچیده جریان هارمونیک، دامنه پیچیده ای از تنظیم ولتاژ این هارمونیک را ایجاد می کند، و در شکل گیری تنظیم دامنه های ولتاژ مختلط هارمونیک های بالاتر مبدل (عنصر فعال)، ضریب مختلط برابر با مقدار مشخصه انتقال ثابت سیستم در فرکانس kth هارمونیک:
برای کل مجموعه هارمونیک های انتخاب شده، و مجموعه هارمونیک های سرکوب شده شامل هارمونیک های متعارف است

11, 13; -23, 25; -35, 37 ,

و همچنین ممکن است شامل هارمونیک های غیر متعارف فردی باشد، به عنوان مثال:

5, -7; -17, 19; .

2. دستگاه جبران کننده فیلتر طبق ادعای 1 که مشخصه آن این است که یک راکتور محدود کننده جریان به مدار بانک خازن وارد می شود که راکتانس آن با شرط محدود کردن دامنه جریان گذرا هنگام تعویض بانک های خازن تعیین می شود.

با توسعه مدرن تکنولوژی، بسیاری از شرکت های صنعتی از مبدل های مختلفی استفاده می کنند. این مبدل ها در حین کار، موج های جریان و ولتاژ در مدار ایجاد می کنند که منجر به ظهور هارمونیک های جریان بالاتر در شبکه می شود.

وجود آنها در شبکه کیفیت آن را پایین می آورد و تاثیر بدی بر عملکرد کلیه تجهیزات می گذارد و می تواند منجر به خرابی در سیستم های مختلف شود. این می تواند منجر به خاموش شدن اضطراری مصرف کنندگان، عملکرد نادرست دستگاه ها و دستگاه های الکترونیکی مختلف شود. همچنین وجود هارمونیک باعث گرمایش در موتورها، کابل ها و ... می شود. لازم است تأثیر آنها بر مدار به حداقل برسد. برای این کار از یک دستگاه جبران کننده فیلتر (FKU) استفاده می شود.

دستگاه جبران کننده فیلتر از یک فیلتر L-C تشکیل شده است که روی هارمونیک شبکه خاصی تنظیم شده است. معمولاً این هارمونیک های 5، 7، 11 به عنوان برجسته ترین هارمونیک ها هستند. همچنین، شرکت ها اغلب می توانند دستگاه های جبران کننده فیلتر را با هارمونیک های مختلف نصب کنند. نمودار FCU در زیر نشان داده شده است.

برای انتخاب صحیح یک دستگاه جبران کننده فیلتر، باید بررسی شود که کدام هارمونیک ها بر ترکیب کیفی شبکه و قدرت آن بیشتر تأثیر می گذارند. بر اساس این داده ها، محاسبه و انتخاب فیلتر انجام می شود.

مزیت اصلی آنها این است که نه تنها به عنوان فیلتر عمل می کنند، بلکه توان راکتیو را نیز جبران می کنند. و همچنین می تواند اتوماتیک باشد و به طور خودکار توان راکتیو را تنظیم کند.

با غلبه بار استاتیک (دستگاه کاغذ، بار فن) از FKU تنظیم نشده استفاده می شود که به مدار متصل شده و در حالت استاتیک کار می کند.

در صورت غلبه بار دینامیکی (ماشین های نورد، ماشین های بالابر و ...) از انواع قابل تنظیم استفاده می شود، زمانی که پایان چرخه کار هر دستگاه تغییر می کند، تعادل توان راکتیو تغییر می کند. از آنجایی که PKU نه تنها جزء واکنشی را جبران می کند، بلکه به عنوان یک فیلتر در مدار عمل می کند، بنابراین، قطع آن از شبکه منطقی نیست. برای این، یک جبران کننده وصل شده است که تعادل قدرت را در مدار حفظ می کند.

توصیه می شود یک دستگاه جبران کننده فیلتر برای ولتاژهای 6 کیلو ولت، 10 کیلو ولت نصب کنید. از آنجایی که مصرف کننده های ولتاژ پایین در سمت ولتاژ پایین کار می کنند، طیف متفاوتی از هارمونیک ها رخ می دهد. جبران آنها در سمت ولتاژ پایین از نظر اقتصادی امکان پذیر نیست، بنابراین نصب فیلتر برای هر مصرف کننده گران است. مصرف کنندگان ولتاژ بالا طیف کوچک تری از اعوجاج ایجاد می کنند (3، 5، 7، 11 هارمونیک)، بنابراین، هم از نظر فنی و هم از نظر اقتصادی، جبران این طیف در سمت 6 کیلو ولت، 10 کیلوولت آسان تر از یک طیف بسیار گسترده تر در سمت 0.4 کیلو ولت، 0.6 کیلو ولت.

آنها را می توان هم در داخل و هم در فضای باز نصب کرد. آنها معمولاً روی GPP نصب می شوند و از طریق یک سوئیچ جداگانه به تایرها متصل می شوند. موارد زیر روش های قرار دادن را نشان می دهد: داخلی و خارجی:

درزهای انبساط که در داخل خانه قرار می گیرند نیاز به تهویه دارند. در موارد خاص (بسته به نوع تولید و محل محل) فیلترهای هوا برای تهویه مورد نیاز است. یک رژیم دمایی خاص باید در اتاق رعایت شود که منجر به هزینه های مالی اضافی می شود.

FCU باید حصارکشی شود و دسترسی فقط پس از تخلیه خازن ها امکان پذیر است. آنها باید به حسگرهای ولتاژ خازن برای ایمنی کارکنان مجهز باشند. در صورت عدم تخلیه خازن ها به مقدار مجاز، انجام تعمیرات یا نگهداری ممنوع است.

شرکت Electrointer دستگاه های مورد استفاده برای جبران توان راکتیو در شبکه های 0.4 کیلوولت را ارائه می دهد. توان راکتیو تلفات توان را افزایش می دهد، اگر دستگاه های جبرانی در شبکه وجود نداشته باشد، تلفات می تواند به 50 درصد میانگین مصرف برسد. علاوه بر این، کیفیت منبع تغذیه را کاهش می دهد: بار اضافی ژنراتورها، تلفات حرارتی، تغییرات فرکانس و دامنه رخ می دهد. دستگاه های جبران کننده فیلتر 0.4 کیلوولت راه حلی سودآور برای مشکل خواهند بود.

مزایای واحدهای خازن

واحدهای خازن به موثرترین روش برای جبران توان راکتیو تبدیل شده اند. خازن های انتخاب شده به درستی می توانند توان راکتیو دریافتی از شبکه را کاهش دهند که به کاهش تلفات برق کمک می کند. نصب خازن چندین مزیت دارد:

• نصب سریع، بدون نیاز به تعمیر و نگهداری پیچیده. چنین تاسیسات جبرانی نیازی به پایه اضافی ندارند.
• حداقل تلفات توان فعال خازن های کسینوسی نوآورانه تلفات خود را بیش از 0.5 وات در 1000 وار نمی دهند.
• امکان اتصال در هر نقطه از شبکه برق. چنین نصب هایی حداقل صدا را در حین کار ایجاد می کنند.

جبران می تواند فردی یا گروهی باشد: در حالت اول، توان راکتیو در جایی که اتفاق می افتد جبران می شود، در حالت دوم، عمل جبران کننده به چندین مصرف کننده گسترش می یابد.

سفارش تجهیزات برقی از سازنده

CJSC "Electrointer" برای خرید واحدهای جبران توان راکتیو در محدوده پیشنهاد می کند، تجهیزات با در نظر گرفتن نیازهای شخصی مشتری انتخاب می شوند. با شماره های ما تماس بگیرید و شرایط خرید را با متخصصان در میان بگذارید: قیمت های مطلوب و شرایط همکاری مناسب تضمین شده است.

دستگاه های جبران کننده فیلتر تجهیزات پیشرفته ای برای جلوگیری از اعوجاج هارمونیک پارامترهای جریان در سیستم های صنعتی و خطوط برق هستند. استفاده از چنین دستگاه هایی به شما امکان می دهد پارامترهای شبکه برق را تثبیت کنید، از تجهیزات گران قیمت در برابر افزایش ولتاژ محافظت کنید و کیفیت منبع عرضه شده را بهبود بخشید. با جلوگیری از تشکیل هارمونیک های درجه بالاتر، تاسیسات جبران کننده فیلتر، توان عملیاتی شبکه های قدرت را افزایش می دهند. ضریب اعوجاج غیر خطی کاهش می یابد، که اجازه می دهد تا هزینه سرویس سیستم های الکتریکی را با یک مرتبه قدر کاهش دهید.

شرکت "مگاور" مدتهاست که با موفقیت در این زمینه فعالیت می کند. ما تجهیزات را در هر سطحی طراحی و می سازیم. بسته به نیاز تولید شما، ما مناسب ترین خازن های جبران کننده فیلتر را انتخاب و به فروش می رسانیم. سیستم های ولتاژ بالا به ویژه در برابر بارهای غیر خطی حساس هستند. هارمونیک های مرتبه بالاتر در چنین شبکه های قدرت خطرناک هستند، زیرا می توانند نه تنها منجر به تلفات برق شوند، بلکه به تجهیزات صنعتی نیز آسیب می رسانند.

برای انتخاب کارآمدترین سیستم، لازم است ویژگی های سازمان تولید، پارامترها و معماری شبکه های موجود را درک کنید، نوسازی آنها را فراهم کنید و غیره. نیازهای مشتری و قابلیت های شبکه های برق صنعتی را برآورده می کند. با پیروی از توصیه های متخصصان، نه تنها می توانید تجهیزات خود را بهینه کنید، بلکه عمر واحدهای جبران کننده فیلتر خود را نیز افزایش دهید.

مزایای محصولات Megavar LLC

• انواع مدل ها. طیف محصولات این شرکت شامل واحدهای جبران کننده فیلتر (FKU) است که برای ولتاژهای 6.3 تا 35 کیلو ولت طراحی شده است. ما مدل هایی با ظرفیت 450-10 هزار کیلووار تولید می کنیم.
• سازگاری با شرایط آب و هوایی. گیاهان ما در آب و هوای معتدل و سرد استفاده می شوند. کاتالوگ شامل تغییرات آب و هوایی U1، U3 و HL1 است.
• کیفیت و قابلیت اطمینان بالا. برای تولید دستگاه های جبران کننده فیلتر، ما فقط از قطعات ثابت شده از تامین کنندگان اروپایی و داخلی استفاده می کنیم.
• ایمنی. تاسیسات Megavar LLC درصد جریان های هارمونیک را به سطح ایمن کاهش می دهد و از خاموش شدن اضطراری جلوگیری می کند و از تجهیزات گران قیمت محافظت می کند.

طراحی واحدهای جبران فیلتر مگاور

با همه تنوع، دستگاه PKU جهانی است. طراحی هر مدل شامل: یک سلول مقدماتی در یک محفظه فلزی، راکتورهای محدود کننده جریان (یک عنصر جداگانه برای هر فاز)، خازن های ولتاژ بالا و ترانسفورماتورهای جریان است. سلول از جداکننده، آمپرمتر و محافظ فیلتر تشکیل شده است. هر راکتور جریان را در یکی از فازها محدود می کند.

در حالت کلی، FKU شامل مجموعه ای از فیلترها است که به صورت موازی به هم متصل شده اند، تا حدی کمبود توان راکتیو را جبران می کند و تا حدی نوسانات هارمونیک را که در سیستم رخ می دهد، محلی می کند.

نسخه اقلیمی ممکن است شامل عناصری مانند لامپ های فلورسنت، کپسول آتش نشانی پودری، سیستم های گرمایش و تهویه باشد. پارامترهای اصلی دستگاه های جبران کننده فیلتر در علامت گذاری FKU منعکس می شود. اول از همه، عدد هارمونیک (از 3 تا 25)، سپس ولتاژ نامی، سپس توان راکتیو سیستم (بر حسب kvar) نشان داده می شود. 2-3 رقم آخر علامت گذاری نسخه آب و هوایی را نشان می دهد.

کجا و چرا از واحدهای جبران کننده فیلتر FKU استفاده می شود؟

در سیستم های دارای بار غیر خطی (اینورترها، یکسو کننده ها، ترانسفورماتورها، الکترونیک قدرت و غیره) علاوه بر انرژی فعال، انرژی راکتیو نیز بوجود می آید. در حالت اول، انرژی برای تولید گرما، کار مکانیکی و سایر بارهای "مفید" صرف می شود. در مرحله دوم، بخشی از منبع به هیچ جا ناپدید می شود، این انرژی "بی فایده" است که کیفیت منبع ارسال شده را کاهش می دهد. نسبت توان فعال و راکتیو ضریب توان cos φ را تعیین می کند. هر چه این شاخص بالاتر باشد، سیستم کارآمدتر است، از نظر اقتصادی انرژی بیشتری مصرف می کند و فرآیندهای در حال انجام ایمن تر است.

خازن های فیلتر (ولتاژ بالا) به شما امکان می دهند توان راکتیو شبکه را جبران کرده و ضریب توان کلی را بهبود بخشید. این را می توان به روش های مختلفی انجام داد، با این حال، واحدهای خازن دارای تعدادی مزیت هستند:

• سادگی. با نصب آسان، خازن ها تقریباً بدون نیاز به تعمیر و نگهداری هستند.
• سودآوری. هزینه کم عناصر منفرد، خرید PKU را به یک خرید سودآور برای سازمان ها در هر سطحی تبدیل می کند.
• خودکفایی. در طول عملیات واحدهای خازن، انرژی فعال بدون تغییر باقی می ماند. FKU بار فعال را افزایش نمی دهد، بلکه آن را تثبیت می کند.
• عمر طولانی. با یک رویکرد شایسته، واحدهای خازن تا 20 سال دوام خواهند داشت.

تغییر فاز بین جریان و توان منجر به تشکیل اعوجاج هارمونیک، نویز الکتریکی و پدیده های تشدید می شود. بارهای کنترل نشده کارایی سیستم را کاهش می دهد، هارمونیک های مرتبه بالاتر می توانند منجر به خرابی یا خاموش شدن اضطراری شوند. دستگاه های جبران کننده فیلتر نیز به جلوگیری از عواقب منفی کمک می کنند. معرفی چنین سیستم هایی باعث افزایش ضریب توان، قابلیت اطمینان سیستم، کاهش تلفات انرژی و جلوگیری از ظهور هارمونیک های بالاتر می شود.