Пристрій корекції якості електроенергії

Пристрій корекції якості електроенергії, що містить підключений до ланки постійного струму з накопичувальними конденсаторами інвертор на C2 1 3 specification for control of harmonics in industrial and commercial facilities. Mark McGranaghan, Electrotek Concepts, Inc. Knoxville TN, USA - 9 c.) для корекції якості електроенергії. Послідовні фільтри, утворені трифазним інвертором напруги з ланкою постійного струму, включаються послідовно з навантаженням через додатковий трансформатор. Вони дозволяють забезпечити компенсацію вищих гармонік, а також дають можливість регулювати рівень напруги в точці підключення навантаження. Недоліками послідовних активних фільтрів є наявність додаткового трансформатора і складність захисту від перевантаження, оскільки через активний фільтр проходитиме той же підвищений струм, що і через саме навантаження, що може привести до виходу з ладу фільтру. Паралельні активні фільтри набули найбільшого поширення, оскільки при ряді достоїнств вони не мають недоліків, що властиві послідовним фільтрам: вони менш схильні до впливу перевантаження, простіше в обслуговуванні. У разі виникнення перевантаження, якщо фільтр не може повною мірою компенсувати вищі гармоніки, то він компенсує їх в максимально можливому ступені. Відомий також паралельний активний фільтр, що містить підключений до ланки постійного струму з накопичувальними конденсаторами інвертор напруги, виконаний на IGBT транзисторах із зворотними діодами, які включені паралельно виводам колектор - емітер, до виходу якого підключений інтерфейсний фільтр другого порядку, утворений дроселями, включеними між лінійними проводами мережі і виходами інвертора, і конденсаторами, включеними між лінійними і нульовими проводами, і системи управління, три входи якої сполучені з датчиками струмів дроселів і навантаження і датчиками напруги, четвертий вхід підключений паралельно ланці постійного струму, а один з виходів - до управляючих електродів інвертора напруги (Active power compensator of the current harmonics based on the instantaneous power theory. Marian Gaiceanu. The annals of "Dunarea de jos" university of Galati: electrotehnics, electronics, automatic control, informatics. Fascicle III, 2005. pp. 23 - 28.). Пристрій прийнятий за прототип. Основними проблемами при експлуатації паралельних активних фільтрів на основі інверторів є: обмежена швидкість зміни вихідного струму, викликана необхідністю застосування інтерфейсного фільтру і, як наслідок, обмежений частотний діапазон ефективної компенсації вищих гармонік; наявність у вихідному струмі перешкод на частоті широтно-імпульсної модуляції (ШІМ), що приводить до переміщення спектру вищих гармонік у бік високих частот (5-20 кГц) і може привести до виникнення резонансних явищ в мережі. Підвищення якості зменшення вищих гармонік може бути досягнуте шляхом збільшення частоти перемикання інвертора. Основний недолік застосування фільтру - різке збільшення втрат в транзисторних ключах. В основу винаходу поставлено завдання удосконалити пристрій корекції якості електроенергії, утворений паралельним активним фільтром, в 93579 4 якому за рахунок використання додаткових елементів і зміни схеми управління забезпечується значне поліпшення подавления вищих гармонік і зниження перешкод, які генеруються фільтром, на частоті ШІМ, що може підвищити якість електроенергії. Для вирішення поставленого завдання в пристрій корекції якості електроенергії, що містить підключений до ланки постійного струму з накопичувальними конденсаторами інвертор напруги, виконаний на IGBT транзисторах із зворотними діодами, включеними паралельно їх виводам колектор - емітер, до якого підключений інтерфейсний фільтр другого порядку, утворений дроселями, включеними між лінійними проводами мережі і виходами інвертора, і конденсаторами, включеними між лінійними і нульовими проводами, і системи управління, три входи якої сполучені з датчиками струмів дроселів і навантаження і датчиками напруги, четвертий вхід підключений паралельно ланці постійного струму, а один з виходів - до управляючих електродів інвертора напруги, відповідно до винаходу, паралельно ланці постійного струму з накопичувальними конденсаторами і інвертору напруги підключена лінійна ланка, виконана на польових транзисторах, виходи якої сполучені з виходами дроселів інтерфейсного фільтру, а затвори польових транзисторів підключені до другого виходу системи управління. Суть винаходу пояснюється кресленнями, де на фіг. 1 представлена функціональна схема пристрою, на фіг.2 представлена принципова схема пристрою. Пристрій містить ланку постійного струму блок накопичувальних конденсаторів (БК1), (поз.1 на фіг.1; С4, С5 на фіг.2), вихід якого сполучений з входами інвертора напруги, що є блоком IGBT (Insulate Gate Bipolar Transistor - біполярний транзистор з ізольованим затвором) транзисторів (БТ1) із зворотними діодами (VD1 - VD6 на фіг.2), підключеними паралельно виводам колектор - емітер цих транзисторів (поз.2 на фіг.1; VT1 - VT6 на фіг.2) і лінійної ланки, що є блоком польових транзисторів (БТ2) (поз.3 на фіг.1, VT7 - VT12 на фіг.2), вихід блоку IGBT транзисторів із зворотними діодами (поз.2 на фиг.1) сполучений з блоком дроселів (БД) (поз.6 на фіг.1, L1 - L3 на фіг.2), вихід блоку польових транзисторів (поз.3 на фиг.1) сполучений з виходом блоку дроселів (поз.6 на фиг.1) і підключений безпосередньо в місце підключення пристрою до мережі, до якої підключений вихід блоку конденсаторів (БК2) (поз.5 на фіг.1, С1 - С3 на фіг.2); систему управління (СУ) (поз.4 на фіг.1), до входу якої підключені виходи датчиків струму (ДТ1, ДТ2) (поз.7 на фіг.1; RS1 - RS3 на фіг.2), (поз.8 на фіг.1; RS4 - RS6 на фіг.2), датчиків напруги (ДН) (поз.9 на фіг.1), і блоку конденсаторів (поз.1 на фіг.1), і виходи якої підключені до входів блоку IGBT транзисторів із зворотними діодами (поз.2 на фіг.1) і блоку польових транзисторів (поз.3 на фіг.1). Транзистори VT1 - VT6 призначені для роботи в ключовому режимі з високою швидкістю перемикання. Це можуть бути, наприклад, транзистори IRG4PH50UD компанії International Rectifier або 5 GT60M301 компанії Toshiba. Транзистори VT7 - VT12, призначені для роботи в лінійному режимі з великою областю безпечної роботи. Це можуть бути, наприклад, транзистори APL1001 компанії Advanced Power Technology або IXTB30N100L компанії IXYS Semiconductor. Пристрій працює таким чином. СУ встановлює сигнал завдання, величина і форма якого залежать від струму навантаження і напруги мережі, інформація про які від датчиків струму ДТ2 і напруги ДН поступає на систему управління СУ. Імпульсна ланка, що є інвертором напруги з ланкою постійного струму, реалізована блоками БТ1 і БК1, формує заданий струм, який через дроселі блоку БД, підсумовується із струмом навантаження в точці підключення активного фільтру. В цілому дроселі БД і конденсатори БК2 є інтерфейсним фільтром, що забезпечує згладжування вихідного струму на заданій частоті. Для зменшення отриманих пульсацій викорис 93579 6 тана лінійна ланка, що реалізована блоком польових транзисторів БТ2. Система управління отримує інформацію про величину вихідного струму від датчиків струму ДТ1, і порівнюючи вихідний струм із струмом завдання, формує величину похибки регулювання, яка є струмом завдання для лінійної ланки БТ2. В результаті на виході імпульсної ланки формується струм трикутної форми, який компенсує пульсації основного вихідного струму. Окрім цього, висока швидкість реакції лінійної ланки дозволяє розширити смугу ефективного зменшення гармонік шляхом введення протифази в струм ІА складових вищих гармонік струму навантаження, що лежать поза смугою подавления основного фільтру. Застосування пристрою дозволяє забезпечити значне поліпшення якості подавления вищих гармонік і зниження перешкод, які генеруються фільтром, на частоті ШІМ, що сприяє підвищенню якості електроенергії. 7 Комп’ютерна верстка А. Крулевський 93579 8 Підписне Тираж 23 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