Kuidas vähendada mittesinusoidset pinget

Mitmetel elektritarbijatel on voolutarbimise mittelineaarne sõltuvus rakendatavast pingest, mille tõttu nad tarbivad võrgust mittesinusoidset voolu... See süsteemist läbi võrgu elementide voolav vool põhjustab mitte -sinusoidaalne pingelang neis, mis "peale asetab" rakendatud pinge ja moonutab. Siinuspinge moonutus esineb kõigis sõlmedes alates toiteallikast kuni mittelineaarse elektrivastuvõtjani.

Harmooniliste moonutuste allikad on:

• kaarahjud terase tootmiseks,

• ventiili muundurid,

• mittelineaarsete volt-amprite omadustega trafod,

• sagedusmuundurid,

• induktsioonahjud,

• pöörlevad elektrimasinad,

• toiteallikaks ventiilmuundurid,

• televiisori vastuvõtjad,

• luminofoorlambid,

• elavhõbeda lambid.

Viimasele kolmele rühmale on iseloomulik üksikute vastuvõtjate madal harmooniliste moonutuste tase, kuid suur osa neist määrab olulise harmoonilise taseme isegi kõrgepingevõrkudes.

Vaata ka: Harmooniliste allikad elektrivõrkudes ja Kõrgemate harmooniliste ilmnemise põhjused tänapäevastes elektrisüsteemides

Mittesinusoidse pinge vähendamise viise võib jagada kolme rühma:

a) ahellahendused: mittelineaarsete koormuste jaotus eraldi siinisüsteemil, koormuste jaotus SES-i erinevates üksustes koos nendega paralleelse elektrimootorite ühendamisega, muundurite rühmitamine faasikorrutise skeemi järgi, elektrimootorite ühendamine. koormus suurema võimsusega süsteemile,

b) filtreerimisseadmete kasutamine, kitsaribaresonantsfiltrite koormuse paralleelne kaasamine, filtri kompenseerivate seadmete (FCD) kaasamine;

c) eriseadmete kasutamine, mida iseloomustab kõrgemate harmooniliste genereerimise vähenemine, "küllastumata" trafode kasutamine, täiustatud energiaomadustega mitmefaasiliste muundurite kasutamine.

Areng jõuelektroonika elementaarne alus ja uued kõrgsagedusmodulatsiooni meetodid viisid 1970. aastatel uue seadmete klassi loomiseni, elektri kvaliteedi parandamine – aktiivfiltrid (AF)... Kohe tekkis aktiivfiltrite liigitamine jada- ja paralleel-, samuti voolu- ja pingeallikateks, mis tõi kaasa neli põhiahelat.

Iga neljast struktuurist (joonis 1. 6) määrab töösagedusel filtriahela: muunduris olevad lülitid ja lülitite endi tüüp (kahe- või ühesuunaline lüliti). Seda kasutatakse energiasalvestina muunduris, mis toimib vooluallikana (joonis 1.a, d). induktiivsus, ja muunduris, mis toimib pingeallikana (joonis 1.b, c), kasutatakse mahtuvust.

Joonis 1.Peamised aktiivsete filtrite tüübid: a — paralleelvooluallikas; b — paralleelpingeallikas; c — jadapingeallikas; d — jadavooluallikas

Teatavasti on filtri Z takistus sagedusel w võrdne

Kui ХL = ХC või wL = (1 / wC) sagedusel w, pinge resonants, mis tähendab, et harmoonilise ja pingekomponendi filtri takistus sagedusega w on võrdne nulliga Sel juhul neelduvad harmoonilised komponendid sagedusega w filtris ja ei tungi võrku. Sellel nähtusel põhineb resonantsfiltrite kavandamise põhimõte.

Mittelineaarsete koormustega võrkudes tekivad reeglina kanoonilise jada harmoonilised, mille järjekorranumber on ν 3, 5, 7,. … ..

Joonis 2. Võimsusresonantsfiltri ekvivalentskeem

Võttes arvesse, et XLν = ХL, ХCv = (XC / ν), kus XL ja Xc on reaktori ja kondensaatoripatarei takistused põhisagedusel, saame:

Filter, mis lisaks harmooniliste filtreerimisele genereerib reaktiivvõimsus, ja kompenseerib võrgu toitekadu ja pinget, nimetatakse kompensatsioonifiltriks (PKU).

Kui seade täidab lisaks kõrgemate harmooniliste filtreerimisele ka pinge tasakaalustamise funktsioone, siis sellist seadet nimetatakse filtri tasakaalustamiseks (FSU)... Struktuuriliselt on FSU-d asümmeetriline filter, mis on ühendatud võrgu liinipingega. Liinipinge valik, millega FSU filtriahelad on ühendatud, samuti filtrifaasidesse kuuluvate kondensaatorite võimsussuhted määratakse pinge tasakaalustamise tingimustega.

Eeltoodust järeldub, et sellised seadmed nagu PKU ja FSU toimivad samaaegselt mitmel elektrikvaliteedi näitajad (mittesinusoidne, asümmeetria, pinge hälve). Selliseid elektrienergia kvaliteedi parandamise seadmeid nimetatakse multifunktsionaalseteks optimeerimisseadmeteks (MOU).

Selliste seadmete väljatöötamise otstarbekus tekkis seetõttu, et tüüpi äkitselt muutuvad koormused kaarterasest ahjud põhjustada üheaegseid pingemoonutusi mitme indikaatori jaoks. MOU kasutamine annab võimaluse igakülgselt lahendada elektrienergia kvaliteedi tagamise probleem, s.o. samaaegselt mitme näitaja jaoks.

Selliste seadmete kategooriasse kuuluvad kiired staatilised reaktiivvõimsuse allikad (IRM).

Reaktiivvõimsuse reguleerimise printsiibi järgi võib IRM-i jagada kahte rühma: kiired otsese kompenseerimise staatilised reaktiivvõimsuse allikad, kiired kaudse kompenseerimise staatilised reaktiivvõimsuse allikad... IRM-i struktuurid on näidatud joonisel 3 , a, b, vastavalt . Sellised seadmed, millel on kõrge reageerimiskiirus, võivad pingekõikumisi vähendada. Järkjärguline reguleerimine ja filtrite olemasolu tagavad tasakaalustamise ja kõrgemate harmooniliste tasemete vähendamise.

Joonisel fig. 3 on esitatud otsekompensatsiooniahel, kus "juhitav" reaktiivvõimsuse allikas lülitatakse ümber türistorid kondensaatoripank. Akul on mitu sektsiooni ja see võimaldab tekkivat reaktiivvõimsust diskreetselt muuta. Joonisel fig. 3b, muudetakse IRM-i võimsust reaktori reguleerimisega. Selle juhtimismeetodi korral tarbib reaktor liigset filtrite tekitatud reaktiivvõimsust.Seetõttu nimetatakse meetodit kaudseks kompenseerimiseks.

Joonis 3. Multifunktsionaalse IRM-i plokkskeemid otsese (a) ja kaudse (b) kompensatsiooniga

Kaudsel kompensatsioonil on kaks peamist puudust: üleliigse võimsuse neelamine põhjustab lisakadusid ja reaktori võimsuse muutmine klapi juhtimisnurga abil toob kaasa kõrgemate harmooniliste täiendava genereerimise.