Активний фільтр для компенсації вищих гармонік напруги та струму електричної мережі

1. Активний фільтр для компенсації вищих гармонік напруги та струму електричної мережі, який містить блок аналізу і вимірювання вищих гармонік, з'єднаний з входом блока генерації протигармонік, вихід якого з'єднано із силовим блоком, з виходом, призначеним для вмикання в мережу, який відрізняється тим, що він додатково містить блок задання напруги, блок трансформаторів струму статора і блок трансформаторів струму ротора, блок трансформаторів напруги ротора і датчик положення ротора, при цьому як силовий блок використана асинхронна електрична U 2 (19) 1 3 19481 4 сації вищих гармонік і не компенсують асиметрію, Сутність активного фільтру, що заявляється, коливання і відхилення напруги, також не забезпепояснюється кресленням, де на Фіг. зображено чує компенсацію реактивної електроенергії. У вітрифазну електричну мережу середньої напруги 1 домих магнітних синтезаторів є такі·недоліки: ма(наприклад 6-10кВ), джерело скривлень електроеленька потужність (не більше декількох Кіловатів); нергії 2 і активний фільтр компенсації скривлень в недостатня компенсація гармонік. цій мережі. До активного фільтру входять такі блоЯк прототип обрано активний фільтр для комки: Блок завдання напруги 3, виконаний у виді мікпенсації вищих гармонік напруги та струму електропроцесорного пристрою введення даних, блок ричної мережі, який містить блок аналізу і вимірютрансформаторів струму статора 4.1-4.3, блок вання вищих гармонік, вхід якого з'єднано з трансформаторів струму ротора 5.1-5.3, блок дателектричною мережею, а вихід з'єднано з входом чика положення ротора 6, виконаний у виді імпублок генерації протигармонік; вихід блоку генерації льсного датчика положення, блок трансформатопроти гармонік з'єднано з входом силового блоку. рів напруги ротора 7; виходи цих блоків з'єднано з передачі генерованих гармонік в електричну мевходом блоку аналізу і вимірювання протигармонік режу; вихід силового блоку з'єднано з електрич8. Вихід блоку аналізу і вимірювання протигармоною мережею [Жежеленко И.В. «Высшие гармонинік з'єднано з входом блоку генерації протигармоки в системах электроснабжения нік 9. Блок 9 виконано у вигляді малопотужного промпредприятий.» 4-е изд., Μ., Энергоатомиздат, високочастотного збудника на основі транзисторів 2000, с.246-249], який є найближчим до запропоIGBT. Вихід блоку генерації протигармонік з'єднанованої корисної моделі по технічній суті і резульно з обмотками ротора 10.1.1-10.1.3. Обмотки статату, що досягається. тора 10.2 з'єднано з електричною мережею 1. ОбАктивний фільтр - прототип має тіж самі вимотки ротора 10.1.1-10.1.3 і ротора 10.2 складають щевказані блоки аналізу і вимірювання ВГ, генеасинхронну машину з фазним ротором 10. рації протигармонік і силовий блок, а також ті самі Запропонований активний фільтр працює танедоліки, наведені вище в п.п.1, 2. ким чином: Трифазна електрична мережа 1 сереВідзначимо, що коли фільтр компенсує ВГ в дньої напруги (наприклад, 6-10кВ) з фазами А, В, електричній мережі низької напруги (до 1000В), то С живить навантаження (на Фіг. воно не зображесиловий блок утворюють силові дроселі (по одноно), серед якого є струмоприймачі, що генерують в му у кожній фазі). Якщо ж фільтр компенсує ВГ в мережу 1 скривлення електроенергії, при цьому мережі середньої напруги, 6-10кВ, то силовий блок скривлюється напруга мережі 1. До блоку аналізу і утворює підвищуючий силовий трансформатор, до вимірювання протигармонік 8 надходять сигнали вторинної обмотки низької напруги якого підклюпропорційні значенням напруги АДФ з блоку 3; чено вихід блоку генерації протигармонік, а персигнали пропорційні значенням статорного струму винна його обмотка підключена до мережі середАДФ з ТС 4.1-4.3; сигнали пропорційні значенням ньої напруги 6-10кВ. Додатковим недоліком роторного струму АДФ з ТС 5.1-5.3; сигнали проостаннього варіанту фільтру - прототипу є те, що порційні положенню ротора АДФ з блоку 6; сигнавнаслідок трансформації змінюються дещо парали пропорційні напруги ротора з ТН 7. На основі метри генерованих протигармонік - їх форма і фацього розраховується існуюча напруга мережі 1. З за, що спричиняє неповну або недостатню компепоявою перекручувань електроенергії в мережі 1 нсацію ВГ в мережі 6-10кВ. відбувається неузгодженість між існуючою і завдаВ основу корисної моделі поставлена задача ною (бажаною) напругою статора. Також у блоку 8 удосконалити конструкцію активного фільтра, у відбувається розрахунок необхідного значення якому за рахунок застосування нових блоків досянапруги блоку генерації протигармонік 9, що загається: підвищення ефективності компенсації всіх безпечує компенсацію всіх перекручувань електперекручувань електроенергії (асиметрія, колироенергії. З блоку 7 надходить також зворотній вання, відхилення напруги, наявність вищих гарзв'язок значення напруги блоку генерації протигамонік), компенсація реактивної енергії в електричрмонік, що забезпечує підтримку напруги блоку ної мережі середньої напруги, зменшення генерації протигармонік у завданому значенні. потужності блоку генерації протигармонік, спроГенеровані протиперекручування напруги з блоку щення силового блоку фільтра. генерації протигармонік надходять на обмотки Поставлена задача вирішується тим, що актиротора 10.1.1-10.1.3 АДФ 10. Ротор машини обервний фільтр для компенсації вищих гармонік натається з певною кількістю обертів на хвилину за пруги і струму електричної мережі, що містить сирахунок електроенергії, яка надходить до статору ловий блок з виходом для з'єднання з 10.2 машини 10 з мережі 1 і за рахунок електроеелектричною мережею, з'єднаною також із входом нергії, яка надходить з блоку генерації протигарблоку аналізу і виміру вищих гармонік, вихід якого монік 9. Потужність блоку 9 становить 5-7% від з'єднаний із входом блоку генерації протигармонік, номінальної потужності машини. Блок генерації вихід якого з'єднаний із силовим блоком, додаткопротигармонік відіграє роль малопотужного (не во містить блок завдання напруги, блок трансфобільше кількох десятків кВт) збудника, який забезрматорів струму статора і блок трансформаторів печує протікання протиперекручувань струму в струму ротора, блок трансформаторів напруги обмотках 10.1.1-10.1.3 машини 10. В наслідок цьоротора і датчик положення ротора, при цьому як го в обмотці статора 10.2 машини 10 генеруються силовий блок використана асинхронна електрична протиперекручування струму належної величини. машина з фазним ротором, блок генерації протиГенерація протиперекручувань необхідної потужгармонік виконано у вигляді додаткового малопоності статором 10.2 АДФ 10 в мережу 1 означає тужного збудника на основі транзисторів IGBT. підсилення протиперекручувань малої потужності, 5 19481 6 які подаються в обмотки ротора 10.1.1-10.1.3 магармоніки струму попадають до конкретної мережі шини 10 від малопотужного збудника 9. Підсиленсередньої напруги 6-10кВ як з боку низької напруги ня здійснюється за рахунок електроенергії, яка (до 1000В), так і з боку високої напруги 110 або споживається машиною 10, - її статором, - з мере220кВ. Частина вищих гармонік струму може генежі 1. Завдяки цій електроенергії і збудження роторуватися струмоприймачами, які живляться безпора останній обертається з підсинхронною швидкіссередньо від мережі 1 середньої напруги. тю обертання, що як раз і призводить до генерації В більшості випадків від мережі середньої напротиперекручувань в мережу 1. Зміна частоти пруги 6-10кВ живиться один (або більше) асинхнапруги блоку 9 приводить до зміни підсинхронної ронний електродвигун з фазним ротором виробшвидкості обертання ротора АДФ. Завдяки підтничого механізму. Іноді до такої мережі римки необхідного значення статорної напруги підключений асинхронний з фазним ротором елекАДФ 10 відбувається необхідна компенсація реактрогенератор. Тоді такий асинхронний двигун або тивної електроенергії. Слід зазначити, що вищі генератор доцільно використати як асинхронну гармоніки струму генерують здебільшого в мережі машину 10, при цьому вартість запропонованого низької напруги 400В або 600-800В (змінної напруактивного фільтру мінімальна. Якщо такої нагоди ги). Генераторами ВГ струму в основному є вентинемає, то застосовують спеціальну (окрему) асинльні перетворювачі змінної напруги в постійну нахронну машину з фазним ротором , але малої попругу. Вентильні перетворювачі живляться від тужності, бо така асинхронна машина - за звичай вторинних обмоток групових силових трансформаце асинхронний електродвигун - не несе ніякого торів 6/0,4кВ, або ж від вторинних обмоток індивімеханічного навантаження. Ще раз зазначимо, що дуальних вентильних трансформаторів 6/0,4блок 8 в запропонованому фільтрі виконано, як 0,8кВ. Первинні обмотки цих силових трансформамалопотужний збудник машини 10, потужність якоторів живляться від мережі 6кВ (або 10кВ). Вищі го складає в різних умовах 10-50кВт, в той час як у гармоніки струму, генеровані в мережу низької відомих активних фільтрах блок 8 розраховано на напруги (до 1000В), шляхом трансформації у «своповну потужність ВГ, яка становить сотні кВт (наїх» трансформаторах попадають в мережу 1 серевіть іноді до 1МВт). Малопотужний збудник 8 легдньої напруги 6-10кВ, від якої живляться силові ше виконати і ним легше керувати, що сприяє яктрансформатори. В свою чергу електромережі 6найповнішій компенсації ВГ в мережі 1. 10кВ через потужні силові трансформатори живІснують всі підстави для широкого застосуванляться від високовольтних -110-220кВ - ліній елекня запропонованого активного фільтру в мережах тропередачі (ЛЕП-110, 220). Вищі гармоніки струсередньої напруги 6-10кВ, в яких має місце висому з однієї мережі 6-10кВ через живлячій силовий кий рівень скривлень електроенергії, що завдає трансформатор попадають в ЛЕП-110, а через неї значної економічної шкоди (значних збитків) як - до інших мереж 6-10кВ, які через свої трансфорокремим підприємствам, так і народному госпоматори приєднані до цієї ж ЛЕП-110, Отже вищі дарстві в цілому. Комп’ютерна верстка В. Мацело Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601