Paano bawasan ang non-sinusoidal na boltahe

Ang isang bilang ng mga mamimili ng kuryente ay may non-linear na pag-asa ng kasalukuyang pagkonsumo sa inilapat na boltahe, dahil sa kung saan sila ay kumonsumo ng isang non-sinusoidal na kasalukuyang mula sa network... Ang kasalukuyang dumadaloy mula sa system sa pamamagitan ng mga elemento ng network ay nagdudulot ng isang hindi -sinusoidal boltahe drop sa kanila, na "superimposes" ang inilapat boltahe at distorts. Ang pagbaluktot ng boltahe ng sinusoidal ay nangyayari sa lahat ng mga node mula sa power supply hanggang sa nonlinear na electrical receiver.

Ang mga pinagmumulan ng harmonic distortion ay:

• arc furnaces para sa paggawa ng bakal,

• mga valve converter,

• mga transformer na may mga hindi linear na katangian ng volt-ampere,

• mga frequency converter,

• induction furnaces,

• umiikot na mga de-koryenteng makina,

• pinapagana ng mga valve converter,

• mga tatanggap ng telebisyon,

• mga fluorescent lamp,

• mercury lamp.

Ang huling tatlong grupo ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang mababang antas ng harmonic distortion ng mga indibidwal na receiver, ngunit ang isang malaking bilang ng mga ito ay tumutukoy sa isang makabuluhang antas ng harmonics kahit na sa mga high-voltage na network.

Tingnan din: Mga mapagkukunan ng mga harmonika sa mga de-koryenteng network at Mga dahilan para sa paglitaw ng mas mataas na harmonika sa mga modernong sistema ng kuryente

Ang mga paraan upang mabawasan ang non-sinusoidal na boltahe ay maaaring nahahati sa tatlong grupo:

a) mga solusyon sa chain: pamamahagi ng mga di-linear na load sa isang hiwalay na sistema ng bus, pamamahagi ng mga load sa iba't ibang mga yunit ng SES na may koneksyon ng mga de-koryenteng motor na kahanay sa kanila, pagpapangkat ng mga converter ayon sa phase multiplication scheme, koneksyon ng load sa isang mas mataas na sistema ng kuryente,

b) paggamit ng mga aparato sa pag-filter, pagsasama sa parallel ng pagkarga ng mga filter ng narrowband resonance, pagsasama ng mga filter-compensating device (FCD);

c) ang paggamit ng mga espesyal na kagamitan na nailalarawan sa pamamagitan ng isang pinababang antas ng henerasyon ng mas mataas na mga harmonika, paggamit ng mga "unsaturated" na mga transformer, paggamit ng mga multiphase converter na may pinahusay na mga katangian ng enerhiya.

Pag-unlad elemental na batayan ng power electronics at ang mga bagong paraan ng high-frequency modulation ay humantong sa paglikha noong 1970s ng isang bagong klase ng mga device, pagpapabuti ng kalidad ng kuryente – aktibong mga filter (AF)... Kaagad na lumitaw ang pag-uuri ng mga aktibong filter sa serye at parallel, pati na rin ang kasalukuyang at boltahe na pinagkukunan, na humantong sa apat na pangunahing circuits.

Ang bawat isa sa apat na istruktura (Larawan 1. 6) ay tumutukoy sa filter circuit sa operating frequency: ang mga switch sa converter at ang uri ng mga switch mismo (two-way o one-way switch). Bilang isang energy storage device sa isang converter na nagsisilbing kasalukuyang pinagmumulan (Fig. 1.a, d), ito ay ginagamit inductance, at sa converter, na nagsisilbing pinagmumulan ng boltahe (Fig. 1.b, c), ginagamit ang capacitance.

Larawan 1.Ang mga pangunahing uri ng mga aktibong filter: a — parallel current source; b - parallel na mapagkukunan ng boltahe; c - pinagmumulan ng boltahe ng serye; d — kasalukuyang pinagmumulan ng serye

Ito ay kilala na ang paglaban ng filter Z sa dalas ng w ay katumbas ng

Kapag ХL = ХC o wL = (1 / wC) sa dalas ng w, boltahe resonance, na nangangahulugan na ang paglaban ng filter para sa harmonic at boltahe na bahagi na may frequency w ay katumbas ng zero. Sa kasong ito, ang mga harmonic na bahagi na may frequency w ay maa-absorb ng filter at hindi tatagos sa network. Ang prinsipyo ng pagdidisenyo ng mga resonant na filter ay batay sa hindi pangkaraniwang bagay na ito.

Sa mga network na may mga di-linear na pag-load, bilang panuntunan, ang mga harmonika ng kanonikal na serye ay lumitaw, ang numero ng pagkakasunud-sunod na kung saan ay ν 3, 5, 7,. …..

Figure 2. Katumbas na circuit ng power resonance filter

Isinasaalang-alang na ang XLν = ХL, ХCv = (XC / ν), kung saan ang XL at Xc ay ang mga resistensya ng reaktor at ang capacitor bank sa pangunahing dalas, nakuha namin:

Isang filter na, bilang karagdagan sa pag-filter ng mga harmonic, ay bubuo reaktibong kapangyarihan, at binabayaran ang pagkawala ng kuryente at boltahe ng network, ay tinatawag na compensation filter (PKU).

Kung ang isang aparato, bilang karagdagan sa pag-filter ng mas mataas na mga harmonika, ay gumaganap ng mga function ng pagbabalanse ng boltahe, kung gayon ang naturang aparato ay tinatawag na filter balancing (FSU)... Sa istruktura, ang mga FSU ay isang asymmetric na filter na konektado sa boltahe ng linya ng network. Ang pagpili ng boltahe ng linya kung saan nakakonekta ang mga circuit ng filter ng FSU, pati na rin ang mga ratio ng kapangyarihan ng mga capacitor na kasama sa mga phase ng filter, ay tinutukoy ng mga kondisyon ng pagbabalanse ng boltahe.

Ito ay sumusunod mula sa itaas na ang mga device tulad ng PKU at FSU ay kumikilos nang sabay-sabay sa ilan mga tagapagpahiwatig ng kalidad ng kapangyarihan (non-sinusoidal, kawalaan ng simetrya, paglihis ng boltahe). Ang ganitong mga aparato para sa pagpapabuti ng kalidad ng elektrikal na enerhiya ay tinatawag na multifunctional optimizing device (MOU).

Ang katumpakan sa pag-unlad ng naturang mga aparato ay lumitaw dahil sa ang katunayan na biglang variable na naglo-load ng uri arc steel furnaces maging sanhi ng sabay-sabay na pagbaluktot ng boltahe para sa isang bilang ng mga tagapagpahiwatig. Ang paggamit ng MOU ay nagbibigay ng pagkakataon upang komprehensibong malutas ang problema sa pagtiyak ng kalidad ng kuryente, i.e. sabay-sabay para sa ilang mga tagapagpahiwatig.

Kasama sa kategorya ng mga naturang device ang high-speed static reactive power sources (IRM).

Ayon sa prinsipyo ng regulasyon ng reactive power, ang IRM ay maaaring nahahati sa dalawang grupo: high-speed static reactive power sources ng direktang kompensasyon, high-speed static reactive power sources ng indirect compensation... Ang mga istruktura ng IRM ay ipinapakita sa Figure 3 , a, b, ayon sa pagkakabanggit . Ang ganitong mga aparato, na may mataas na bilis ng pagtugon, ay maaaring mabawasan ang pagbabagu-bago ng boltahe. Ang sunud-sunod na pagsasaayos at ang pagkakaroon ng mga filter ay nagbibigay ng pagbabalanse at pagbabawas ng mas mataas na antas ng harmonic.

Sa fig. 3, ang isang direktang compensation circuit ay ipinakita kung saan ang "controlled" reactive power source ay inililipat sa pamamagitan ng thyristors bangko ng kapasitor. Ang baterya ay may ilang mga seksyon at nagbibigay-daan sa iyong discretely na pag-iba-iba ang reaktibong kapangyarihan na nabuo. Sa fig. 3b, ang kapangyarihan ng IRM ay iba-iba sa pamamagitan ng pagsasaayos ng reaktor. Sa ganitong paraan ng kontrol, ang reactor ay kumokonsumo ng labis na reaktibong kapangyarihan na nabuo ng mga filter.Samakatuwid, ang pamamaraan ay tinatawag na hindi direktang kabayaran.

Figure 3. Block diagram ng isang multifunctional IRM na may direktang (a) at hindi direktang (b) na kabayaran

Ang hindi direktang kompensasyon ay may dalawang pangunahing kawalan: ang pagsipsip ng labis na kapangyarihan ay nagdudulot ng karagdagang pagkalugi, at ang pagbabago ng kapangyarihan ng reaktor gamit ang anggulo ng kontrol ng balbula ay humahantong sa karagdagang henerasyon ng mas mataas na mga harmonika.