Тип публикации: статья из журнала
Год издания: 2024
Идентификатор DOI: 10.24160/0013-5380-2024-7-67-80
Ключевые слова: variable frequency electric drive, noncharacteristic harmonic components, interharmonics, hybrid broadband filters, частотно-регулируемый электропривод, нехарактеристические гармоники, интергармоники, гибридные широкополосные фильтры
Аннотация: Значительную часть нелинейных нагрузок электрических сетей современных промышленных предприятий составляют системы частотно-регулируемого электропривода (ЧРП). Массовое использование систем ЧРП сопровождается увеличением эмиссии гармоник токов и напряжений во внешнюю сеть. Уровень гармоник и их спектр зависят от режима работы электПоказать полностьюропривода. Для ограничения уровня гармоник необходимы фильтрокомпенсирующие устройства (ФКУ), осуществляющие не только ослабление гармонических искажений, но и демпфирование резонансных режимов, способных вызвать усиление отдельных гармоник. В статье предложены новые конфигурации гибридных компенсирующих устройств, включающих параллельный активный фильтр и пассивный широкополосный фильтр в форме односторонне нагруженного реактивного четырехполюсника. Определены требования к структуре и параметрам пассивного фильтра, при выполнении которых обеспечивается ослабление широкого спектра гармоник и демпфирование резонансных явлений в сети. Рассмотрена процедура проектирования гибридных ФКУ, основанная на использовании теории синтеза пассивных цепей и методов многокритериальной оптимизации. С помощью предложенной процедуры выполнен расчет широкополосных ФКУ 4-6 порядка. Увеличение порядка пассивного фильтра дает возможность уменьшить мощность активной части компенсирующего устройства. Анализ компенсационных характеристик предлагаемых гибридных ФКУ показал, что они обеспечивают снижение уровня искажений токов и напряжений в широком диапазоне, включающем частоты характеристических и нехарактеристических гармоник. Использование в составе ФКУ активного фильтра небольшой мощности позволяет эффективно демпфировать резонансные явления в сети. Variable frequency drive (VFD) systems account for a significant part of the nonlinear loads powered by the electric networks of modern industrial enterprises. Mass-scale use of VFD systems entails a growing level of higher harmonic components of voltage and current generated into the external grid. The level and spectrum of higher harmonic components depend on the drive operation mode. To limit the level of higher harmonic components, combined harmonic filtering and reactive power compensating (HFRPC) devices have to be used, which serve not only to attenuate harmonic distortions, but also to damp resonance operation modes able to amplify individual harmonic components. The article presents new configurations of hybrid compensating devices comprising a parallel active filter and a passive broadband filter in the form of a singly terminated reactive four-pole. Requirements for the passive filter structure and parameters are defined to ensure attenuation of a wide spectrum of harmonic components and damping of resonance phenomena in the grid. A procedure for designing hybrid HFRPC devices based on using the passive circuit synthesis theory and multi-criteria optimization methods is considered. By using the proposed procedure, wideband HFRPC devices of the 4-6th order are designed. By increasing the passive filter order, it becomes possible to decrease the capacity of the compensating device active part. The compensating characteristics of the proposed hybrid HFRPC devices were analyzed, and it has been shown from the analysis results that they decrease the distortion levels of currents and voltages in a wide band encompassing the frequencies of characteristic and non-characteristic harmonic components. The use of a small-capacity active filter as part of an HFRPC device helps efficiently damp resonance phenomena in the grid.
Журнал: Электричество
Выпуск журнала: № 7
Номера страниц: 67-80
ISSN журнала: 00135380
Место издания: Москва
Издатель: Российская академия наук, Отделение физико-технических проблем энергетики РАН, Федерация энергетических и электротехнических обществ