Sådan reduceres ikke-sinusformet spænding

En række elforbrugere har en ikke-lineær afhængighed af strømforbruget af den påtrykte spænding, på grund af hvilken de forbruger en ikke-sinusformet strøm fra netværket... Denne strøm, der strømmer fra systemet gennem netværkets elementer, forårsager en ikke-sinusformet strøm fra nettet. -sinusformet spændingsfald i dem, som "overlejrer" den påførte spænding og forvrænger. Sinusformet spændingsforvrængning forekommer ved alle noder fra strømforsyningen til den ikke-lineære elektriske modtager.

Kilderne til harmonisk forvrængning er:

• lysbueovne til stålproduktion,

• ventil omformere,

• transformere med ikke-lineære volt-ampere karakteristika,

• frekvensomformere,

• induktionsovne,

• roterende elektriske maskiner,

• drevet af ventilomformere,

• tv-modtagere,

• fluorescerende lamper,

• kviksølvlamper.

De sidste tre grupper er karakteriseret ved et lavt niveau af harmonisk forvrængning af individuelle modtagere, men et stort antal af dem bestemmer et betydeligt niveau af harmoniske selv i højspændingsnetværk.

Se også: Kilder til harmoniske i elektriske netværk og Årsager til fremkomsten af ​​højere harmoniske i moderne strømsystemer

Måder at reducere den ikke-sinusformede spænding kan opdeles i tre grupper:

a) kædeløsninger: fordeling af ikke-lineære belastninger på et separat bussystem, fordeling af belastninger i forskellige enheder af SES med tilslutning af elektriske motorer parallelt med dem, gruppering af omformere i henhold til fasemultiplikationsskemaet, tilslutning af belastning til et højere strømsystem,

b) brug af filtreringsanordninger, parallel med belastningen af ​​smalbåndsresonansfiltre, medtagelse af filterkompenserende anordninger (FCD);

c) brugen af ​​specialudstyr karakteriseret ved et reduceret niveau af generering af højere harmoniske, brug af "umættede" transformere, brug af flerfasekonvertere med forbedrede energikarakteristika.

Udvikling elementært grundlag for kraftelektronik og nye metoder til højfrekvensmodulation førte til oprettelsen i 1970'erne af en ny klasse af enheder, at forbedre kvaliteten af ​​elektricitet – aktive filtre (AF)... Straks opstod klassificeringen af ​​aktive filtre i serie- og parallel-, samt strøm- og spændingskilder, hvilket førte til fire hovedkredsløb.

Hver af de fire strukturer (fig. 1. 6) bestemmer filterkredsløbet ved driftsfrekvensen: switchene i konverteren og selve typen af ​​switches (to-vejs eller en-vejs switch). Som en energilagringsenhed i en konverter, der fungerer som strømkilde (fig. 1.a, d), bruges den induktans, og i konverteren, der tjener som spændingskilde (fig. 1.b, c), bruges kapacitans.

Figur 1.Hovedtyperne af aktive filtre: a — parallel strømkilde; b — parallel spændingskilde; c — seriespændingskilde; d — seriestrømkilde

Det er kendt, at modstanden af ​​filteret Z ved frekvensen w er lig med

Når ХL = ХC eller wL = (1 / wC) ved frekvensen w, spændingsresonans, hvilket betyder, at modstanden af ​​filteret for harmonisk- og spændingskomponenten med frekvens w er lig med 0. I dette tilfælde vil de harmoniske komponenter med frekvens w blive absorberet af filteret og vil ikke trænge ind i netværket. Princippet om at designe resonansfiltre er baseret på dette fænomen.

I netværk med ikke-lineære belastninger opstår der som regel harmoniske af den kanoniske serie, hvis rækkefølge er ν 3, 5, 7,. … ..

Figur 2. Tilsvarende kredsløb for et effektresonansfilter

Under hensyntagen til, at XLν = ХL, ХCv = (XC / ν), hvor XL og Xc er modstandene i reaktoren og kondensatorbanken ved grundfrekvensen, får vi:

Et filter, der udover at filtrere harmoniske, vil generere reaktiv effekt, og kompenserer for netværksstrømtab og -spænding, kaldes kompensationsfilter (PKU).

Hvis en enhed, udover at filtrere højere harmoniske, udfører funktionerne spændingsbalancering, så kaldes en sådan enhed filterbalancering (FSU)... Strukturelt set er FSU'er et asymmetrisk filter forbundet til netværkets netspænding. Valget af ledningsspænding, som FSU-filterkredsløbene er tilsluttet, samt effektforholdene for de kondensatorer, der indgår i filterfaserne, bestemmes af spændingsbalanceringsbetingelserne.

Det følger af ovenstående, at enheder som PKU og FSU virker samtidigt på flere strømkvalitetsindikatorer (ikke-sinusformet, asymmetri, spændingsafvigelse). Sådanne enheder til forbedring af kvaliteten af ​​elektrisk energi kaldes multifunktionelle optimeringsenheder (MOU).

Hensigtsmæssigheden i udviklingen af ​​sådanne enheder opstod på grund af det faktum, at pludselig variable belastninger af typen lysbuestålovne forårsage samtidig spændingsforvrængning for en række indikatorer. Anvendelsen af ​​MOU giver mulighed for samlet at løse problemet med at sikre kvaliteten af ​​el, dvs. samtidigt for flere indikatorer.

Kategorien af ​​sådanne enheder omfatter højhastigheds statiske reaktive strømkilder (IRM).

I henhold til reguleringsprincippet for reaktiv effekt kan IRM opdeles i to grupper: højhastigheds statiske reaktive strømkilder til direkte kompensation, højhastigheds statiske reaktive strømkilder til indirekte kompensation... Strukturerne af IRM er vist i figur 3 henholdsvis , a, b. Sådanne enheder, som har en høj responshastighed, kan reducere spændingsudsving. Trinvis justering og tilstedeværelsen af ​​filtre giver balancering og reduktion af højere harmoniske niveauer.

I fig. 3 præsenteres et direkte kompensationskredsløb, hvor den "styrede" reaktive strømkilde omkobles ved hjælp af tyristorer kondensator bank. Batteriet har flere sektioner og giver dig mulighed for diskret at variere den genererede reaktive effekt. I fig. 3b, varieres IRM-effekten ved at justere reaktoren. Med denne kontrolmetode forbruger reaktoren overskydende reaktiv effekt genereret af filtrene.Derfor kaldes metoden indirekte kompensation.

Figur 3. Blokdiagrammer af en multifunktionel IRM med direkte (a) og indirekte (b) kompensation

Indirekte kompensation har to hovedulemper: absorbering af den overskydende effekt forårsager yderligere tab, og ændring af reaktoreffekten ved hjælp af ventilreguleringsvinklen fører til yderligere generering af højere harmoniske.