4.2.1 Пассивные фильтры

Компенсаторы 3

4. 2 Компенсаторы мощности искажения.

Для компенсации мощности искажения используются фильтры высших гармоник. Существуют три типа фильтров высших гармоник тока или напряжения в сети:

§ пассивные;

§ активные;

§ гибридные.

4. 2. 1 Пассивные фильтры

Параллельно нелинейной нагрузке устанавливается LC-контур, настроенный на частоту гармоники, которую необходимо подавить. Этот контур поглощает гармоники, предотвращая их попадание в сеть.

Обычно пассивный фильтр настраивается на частоту, близкую к частоте гармоники, которую необходимо подавить. Если требуется подавление нескольких гармоник, могут использоваться несколько параллельно соединенных фильтров.

На рис. 4. 14 представлена схема пассивного фильтра, содержащего систему колебательных LC-контуров с резонансом напряжений. Частота резонанса в каждом из контуров соответствует частотам наиболее интенсивных высших гармонических составляющих напряжения сети, обусловленных работой преобразователя (или другой нелинейной нагрузки). В трехфазных системах гармоники кратные трем, обычно в силу симметрии, отсутствуют и гармоническими составляющими напряжения в сети бывают 5, 7, 11, 13-я и т. д. гармоники. Низшие из них наиболее интенсивны.

Резонансная частота контура L₅C₅ ω ₅=5ω. Для этого контура при соединении конденсаторов в треугольник (рис. 4. 14а) выполняется соотношение:

(4. 8)

Рис. 4. 14 Схема подключения пассивного фильтра

В контуре L7C7 резонанс наступает на частоте ω ₇=7ω, поэтому

. (4. 9)

При резонансе входное сопротивление каждого из контуров равно нулю (если пренебречь потерями в L и С) и через них замыкаются гармонические составляющие токов, генерируемые преобразователем, минуя питающую сеть. В результате искажения кривой сетевого напряжения резко снижаются.

При соединении конденсаторов в «звезду» как это показано на рис. 4. 14, б резонансная частота определяется выражением

. (4. 10)

На частоте сети ω сопротивление контуров L₅C₅ и L₇C₇ имеет емкостной характер и конденсаторы C₅ и C₇ компенсируют реактивную мощность, потребляемую преобразователем, подобно конденсаторам компенсаторам. За счет этого пассивный фильтр не только позволяет снизить искажения формы питающего напряжения в сети, но и уменьшить потребление реактивной мощности по основной гармонике, поэтому это устройство можно считать также источником реактивной мощности.

Применение совместно с пассивными фильтрами реактора управляемого тиристорами позволяет поддерживать коэффициент мощности на максимальном уровне при изменении режима работы нелинейной нагрузки.

Рис. 4. 15.

Схема такого однофазного устройства приведена на рис. 4. 15. В трехфазных схемах используются три аналогичные схемы. Управляемый источник реактивной мощности состоит из пассивных фильтров, настроенных на частоты наиболее интенсивных гармонических составляющих тока, и РУТ на двух тиристорах V1 и V2, имеющего нагрузку в виде индуктивности L. Устройство подавляет гармонические искажения напряжения сети на 5-й и 7-й гармониках, а конденсаторы C₅ и C₇ генерируют реактивную мощность Q_c на частоте сети.

Таким образом, рассмотренный источник реактивной мощности генерирует реактивную мощность и осуществляет ее регулирование, подавляя при этом гармонические искажения в сети.

12 Следующая ⇒