Straty mocy w układach wyposażonych w filtry aktywne – przykład praktyczny (część 2.)

Przy zastosowaniu filtrów aktywnych składowe odkształcone prądu zamykają się w obwodzie: filtr – odbiornik/odbiorniki i nie wywołują dodatkowych strat w linii zasilającej ten układ. Filtry aktywne działają w systemie nadążnym, same automatycznie dostrajając się do wartości i kształtu prądu odbiornika. Dodatkowo, w zależności od układu oraz typu zastosowanego przekształtnika, oprócz redukcji harmonicznych prądu, możliwe jest także stabilizowanie i symetryzacja napięcia oraz prądu, ograniczanie wahań napięcia oraz kompensacja mocy biernej [7, 8].W ogólnym przypadku filtry aktywne można podzielić na [8]:

• jednofazowe,
• trójfazowe trójprzewodowe,
• trójfazowe czteroprzewodowe.

Ze względu na sposób pracy, filtry aktywne można podzielić na:

• równoległe – filtr jest źródłem prądu dodawczego,
• szeregowe – filtr do układu włączany jest szeregowo i służy do eliminacji chwilowych odchyłek napięcia,
• szeregowo-równoległe – filtry łączące właściwości układu równoległego i szeregowego,hybrydowe – filtr współpracujący ściśle z filtrem pasywnym przyłączonym szeregowo lub równolegle do filtru aktywnego.

Analiza pracy filtru aktywnego na wybranym przykładzie

Badania parametrów opisujących jakość energii elektrycznej w układzie elektroenergetycznym zasilającym wybrany zakład przemysłowy przeprowadzono przy wykorzystaniu analizatora PQ BOX 200. Rejestracja odbywała się po stronie niskiego napięcia z wyłączonym oraz z pracującym filtrem aktywnym. Na rysunkach 2–10 przedstawiono przebiegi zmienności wybranych wielkości elektrycznych bez oraz z załączonym filtrem.

Dane analizowanego filtru:

• nominalny prąd przewodowy kompensatora – 120 A,
• generowana dynamika prądu kompensującego – 780 A/ms,
• maksymalny prąd przewodowy kompensacji – 1950 A,
• praca równoległa – do 4,8 Mvar,
• czas reakcji na zmianę prądu obciążenia – 125 ms.

Rys. 1. Zasada działania filtru aktywnego [7]

Rys. 2. Przebieg zmian wartości prądu przy wyłączonym filtrze aktywnym

Rys. 3. Przebieg zmian wartości prądu przy załączonym filtrze aktywnym

Rys. 4. Przebieg zmian wartości mocy czynnej i biernej przy wyłączonym filtrze aktywnym

Z analizy wartości przedstawionych na rysunkach 2–10 wynika, że załączenie filtru aktywnego spowodowało zmniejszenie wartości poszczególnych wyższych harmonicznych do 17. rzędu (rys. 6. i 7.), co poskutkowało również zmniejszeniem wartości współczynnika odchylenia prądu THD z około 16 do około 2% (rys. 10.). Wartości harmonicznych powyżej szesnastej praktycznie nie uległy zmianie po załączeniu filtru. Ponadto praca filtru aktywnego nie spowodowała zmniejszenia wartości współczynnika asymetrii prądu – pozostał on na poziomie od 0,2 do 3,3% (rys. 8.), a w przypadku współczynnika mocy tg j – spowodowała wzrost jego wartości z około 0,12 do około 0,33 (rys. 9.).

Czytaj też: Straty mocy w układach wyposażonych w filtry aktywne >>>

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!

[jakość energii elektrycznej, straty mocy, filtr aktywny, harmoniczne, moc bierna, współczynnik asymetrii prądu]