Система прямого керування струмом активного фільтра

Abstract

Основним напрямком дослідження є оптимізація роботи активного фільтра, спрощення системи керування та виявлення нових алгоритмів розрахунку компенсувальних струмів. Удосконалено систему прямого керування струмом активного фільтра з формуванням синусоїдних сигналів, що дорівнюють основній гармоніці фазних струмів навантаження, а також несинусоїдних несиметричних сигналів, як різниці вхідних фазних струмів навантаження і основної гармоніки, для фільтрування вищих гармонік та симетрування струмів навантаження, що дозволяє забезпечити розділення контурів фільтрування вищих гармонік та симетрування нелінійних несиметричних навантажень. Система керування, яка складається з двох блоків: блока формування струму компенсації вищих гармонік і блока перетворення струмів з системи фазних координат в систему координат миттєвих симетричних складових, — забезпечує практично повну компенсацію лінійних та нелінійних спотворень. У разі використання одного блока перетворення струмів з системи фазних координат в систему координат миттєвих симетричних складових, що істотно спрощує реалізацію системи керування, забезпечується достатня для масових споживачів якість компенсації вищих гармонік (забезпечується компенсація третьої, п`ятої, сьомої та дев`ятої гармонік струму, а рівень нескомпенсованих вищих гармонік визначається одинадцятою та тринадцятою гармоніками, вміст яких суттєво нижчий) і повне симетрування навантажень. Показано, що систему прямого керування струмом активного фільтра у разі використання вектора фазних струмів і вектора фазних напруг можна застосовувати і для повної компенсації реактивної потужності. У цьому випадку відбувається незначне початкове перерегулювання реактивної потужності, яке автоматично компенсується. Регулювання реактивної потужності здійснюється опосередковано контуром підтримки напруги на конденсаторі інвертора напруги активного фільтра.

Основным направлением исследования является оптимизация работы активного фильтра, упрощение системы управления и выявление новых алгоритмов расчета компенсирующих токов. Усовершенствована система прямого управления током активного фильтра с формированием синусоидальных сигналов, равных основной гармонике фазных токов нагрузки, а также несинусоидальных несимметричных сигналов, в виде разности входных фазных токов нагрузки и основной гармоники, для фильтрации высших гармоник и симметрирования токов нагрузки, что позволяет обеспечить разделение контуров фильтрования высших гармоник и симметрирования нелинейных несимметричных нагрузок. Система управления, состоящая из двух блоков: блока формирования тока компенсации высших гармоник и блока преобразования токов из системы фазных координат в систему координат мгновенных симметричных составляющих, обеспечивает практически полную компенсацию линейных и нелинейных искажений. При использовании одного блока преобразования токов из системы фазных координат в систему координат мгновенных симметричных составляющих, что существенно упрощает реализацию системы управления, обеспечивается достаточное для массовых потребителей качество компенсации высших гармоник (обеспечивается компенсация третьей, пятой, седьмой и девятой гармоник тока, а уровень высших гармоник которые не компенсируются определяется одиннадцатой и тринадцатой гармониками, содержание которых существенно ниже) и полное симметрирования нагрузок. Показано, что систему прямого управления током активного фильтра при использовании вектора фазных токов и вектора фазных напряжений можно применять и для полной компенсации реактивной мощности. В этом случае происходит незначительное первоначальное перерегулирование реактивной мощности, которое автоматически компенсируется. Регулирование реактивной мощности осуществляется косвенно контуром поддержания напряжения на конденсаторе инвертора напряжения активного фильтра.

The main direction of research is the optimization of the active filter, simplification of the control system and the identifi-cation of new algorithms for calculating the compensating currents. There has been improved the direct current control system of active filter with the formation of sinusoidal signals equal to the fundamental harmonic of phase load currents, as well as non-sinusoidal asymmetric signals, as the difference between input phase currents of load and fundamental harmon-ics, to filter higher harmonics and balancing currents filtering of higher harmonics and balancing of nonlinear asymmetric loads. The control system, which consists of two units: the unit for generating the current compensation of higher harmonics and the unit for converting currents the phase coordinate system to the coordinate system of instantaneous symmet-rical components, provides almost complete compensation for linear and nonlinear distortion. In the case of using one unit for converting currents the phase coordinate system to the coordinate system of instantaneous symmetrical compo-nents, which significantly simplifies the implementation of the control system, provides sufficient for mass consumers quality compensation of higher harmonics (provides compensation of the third, fifth, seventh and ninth current harmonics , and the level of uncompensated higher harmonics is determined by the eleventh and thirteenth harmonics, the content of which is significantly lower) and full load balancing. It is shown that the system of direct current control of the active filter in the case of using the vector of phase currents and the vector of phase voltages can be used for full compensation of reactive power. In this case, there is a slight initial overregulation of the reactive power, which is automatically compensated. The reactive power is regulated indirectly by the voltage support circuit on the capacitor of the active filter voltage inverter.