Трехфазный активный электрический фильтр
Полезная модель относится к электротехники, в частности к преобразовательной технике и может быть использовано в автономных трехфазных электроэнегетических сетях. Задачей полезной модели является повышение качества электроэнергии в автономных электроэнергетических системах путем снижения высших гармонических составляющих напряжения в цепях переменного тока с мощными нелинейными нагрузками, за счет использования импульсных усилителей мощности с лучшими частотными свойствами, упрощения выходных LC-фильтров, снижения массогабаритных показателей фильтра. На фиг. показано устройство трехфазного активного электрического фильтра. Трехфазный активный электрический фильтр состоит из системы преобразования входной информации, сумматоров, синхронизованной с сетью системой формирования эталонного сигнала, широтно-импульсных модуляторов (ШИМ), буферных каскадов, импульсных усилителей мощности, LC-фильтров, мощной нелинейной нагрузки. Трехфазный активный электрический фильтр позволит использовать недорогие силовые модули на основе ключевых MOSFET-транзисторов, лучшие частотные свойства которых позволяют повысить тактовую частоту ШИМ, упростить выходные LC-фильтры и тем самым улучшить качество электрической энергии, путем снижения высших гармонических составляющих в контролируемых точках энергетической системы кроме того, отсутствие однокристальной ЭВМ позволит снизить массогабаритные показатели активного электрического фильтра.
Источники информации, принятые во внимание 1. Патент РФ №2187873 С1 H 02 J 3/18, G 05 F 1/70, 2002 г. - аналог. 2. Патент РФ №212222 С1 Н 04 В3/53, Н 03 Н 7/01, 1998 г. - прототип.
Полезная модель относится к электротехники, в частности к преобразовательной технике и может быть использовано в автономных трехфазных электроэнегетических сетях.
Известен компенсатор реактивной мощности: (см. патент РФ 2187873 Н 02 J 3/18, 2002 г.), содержащий трехфазный измерительный трансформатор напряжения, нагрузку, три однофазный датчика напряжения, трехфазный мостовой выпрямитель, три первых элемента сравнения, емкостный фильтр, усилители с регулируемым коэффициентом усиления, вторые элементы сравнения, задатчик напряжения на нагрузке, задатчик настройки компенсирующего напряжения, три идентичных блока регулирования, каждый из которых содержит однофазный выпрямитель, два управляемых однофазных выпрямителя с системами управления, два промежуточных конденсатора с датчиками напряжения, два однофазных инвертора с системами управления, тактирующий триггер, релейный двухпозиционный регулятор, имеющий гистерезис, дифференцирующую цепочку.
Недостатком данного устройства является невысокий КПД, инерционность и высокие массогабаритные показатели.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа является трехфазный активный электрический фильтр (см. патент РФ 2121222 Н 04 В 3/53, 1998 г.), содержащий LC-фильтры, систему преобразования входной информации, включающую адаптер, входы которого соединены с фазами питающей сети, а выходы с аналоговыми входами однокристальной ЭВМ, работающей по программе, записанной в блоке памяти, подключенном к однокристальной ЭВМ, которая через буферные каскады соединена с входами устройств управления памятью блока многозвенной импульсной модуляции, к устройствам управления памятью подключены блоки
памяти, выходы устройств управления памятью через буферные каскады соединены с импульсными усилителями мощности.
Недостатком данного трехфазного активного электрического фильтра является невысокое быстродействие, сравнительно низкая глубина фильтрации и достаточно большие массогабаритные показатели.
Задача полезной модели заключается в повышении качества электроэнергии в автономных электроэнергетических системах путем снижения высших гармонических составляющих напряжения в цепях переменного тока с мощными нелинейными нагрузками, за счет использования импульсных усилителей мощности с лучшими частотными свойствами, упрощения выходных LC-фильтров, снижения массогабаритных показателей фильтра.
На фиг. представлена схема трехфазного активного электрического фильтра.
Трехфазный активный электрический фильтр состоит из систем преобразования входной информации 1, сумматоров 2, синхронизованной с сетью системой формирования эталонного сигнала 3, широтно-импульсных модуляторов (ШИМ) 4, буферных каскадов 5, импульсных усилителей мощности 6, LC-фильтров 7, мощной нелинейной нагрузки 8.
Фильтр работает следующим образом:
Системы преобразования входной информации 1 содержат делители, необходимые для согласования низковольтных цепей сумматоров 2 и выдают напряжения, пропорциональные напряжениям в фазах питающей сети. Эти напряжения поступают на отрицательные входы сумматоров 2 и на входы синхронизованных с сетью систем формирования эталонного сигнала 3. На входе синхронизованных с сетью систем формирования эталонного сигнала 3 формируются сигналы, мгновенные значения амплитуды и фазы которых равны мгновенным значениям амплитуд и фаз основной гармоники сигнала на выходе систем преобразования входной информации 1. Сигналы с выхода синхронизованных с сетью систем формирования эталонного сигнала 3 поступает на положительные входы сумматоров 2, в результате на выходах
сумматоров 2 получаются корректирующие сигналы, пропорциональные бесконечной сумме мгновенных значений высших гармоник напряжения, имеющихся в питающей сети. С выходов сумматоров 2 корректирующие сигналы поступает на входы широтно-импульсных модуляторов (ШИМ) 4, которые преобразуют непрерывные корректирующие сигналы в дискретные сигналы. С выходов ШИМ 4 дискретные сигналы поступают на входы буферных каскадов 5, а на выходах буферных каскадов 5 вырабатываются два дискретных противофазных сигнала - дискретный сигнал положительной полярности и дискретный сигнал отрицательной полярности. Дискретные сигналы положительной и отрицательной полярности с выходов буферных каскадов 5 поступают на положительные и отрицательные входы импульсных усилителей мощности 6, а с выходов импульсных усилителей мощности 6 усиленные дискретные сигналы поступает на входы LC-фильтров 7. С выходов LC-фильтров 7 восстановленные корректирующие сигналы подаются в цепи фаз питающей сети, что ведет к компенсации высших гармоник напряжения.
Трехфазный активный электрический фильтр позволит использовать недорогие силовые модули на основе ключевых MOSFET-транзисторов, лучшие частотные свойства которых позволяют повысить тактовую частоту ШИМ, упростить выходные LC-фильтры и тем самым улучшить качество электрической энергии, путем снижения высших гармонических составляющих в контролируемых точках энергетической системы кроме того, отсутствие однокристальной ЭВМ позволит снизить массогабаритные показатели активного электрического фильтра.
Трехфазный активный электрический фильтр содержит систему преобразования входной информации, буферные каскады, импульсные усилители мощности, LC-фильтры, отличающийся тем, что системы преобразования входной информации соединены со входами синхронизированных с сетью систем формирования эталонных сигналов, выходы синхронизованных с сетью систем формирования эталонных сигналов соединены с положительными входами сумматоров, выходы сумматоров соединены с входами широтно-импульсных модуляторов (ШИМ), а к выходам ШИМ подключены входы буферных каскадов, выходы буферных каскадов соединены с входами импульсных усилителей мощности, а к выходам импульсных усилителей мощности подключены входные цепи LC-фильтров, выходы LC-фильтров подсоединены к фазам питающей сети.
