Abstrakt:Na zabezpečenie presnosti výstupného fázového napätia na striedavej strane aktívneho výkonového filtra, na efektívne vykonávanie kompenzácie harmonického sledovania a na zlepšenie kvality napájania musí byť napätie zbernice na strane jednosmerného prúdu dostatočne stabilné a rozhodujúca je príčinná{1}} hodnota kapacity na strane jednosmerného prúdu．Konštrukčná metóda zbernice kapacita kondenzátora supportca{2}} je odvodená na základe okamžitého vyvažovania výkonu, berúc do úvahy obmedzenia napätia zbernice, prúdu zvlnenia kondenzátora a straty kapacity, aby sa účinne potlačili- kolísanie napätia na strane jednosmerného prúdu a zachovala sa kompenzácia, pričom sa zabráni- prečerpávaniu kondenzátora zbernice a znižujú sa náklady na hardvér, účinnosť navrhovanej metódy návrhu je overená simuláciou a experimentom.
Kľúčové slová: filter aktívneho výkonu; napätie zbernice; strata kapacity; okamžitý výkon; kapacita kondenzátora
Obsah:
2. Štruktúra hlavného obvodu a princíp kompenzácie
3. Konštrukcia kondenzátora zbernice
3.1 Analýza hodnoty napätia kondenzátora zbernice
3.2 Analýza zvlneného prúdu kondenzátora a straty kondenzátora
4. Experimentálne výsledky a analýzy
1. Účel článku
S rozšíreným používaním výkonových elektronických zariadení, ako sú spínané zdroje v oblasti komunikácie, domácnosti a priemyslu, sa nelineárne zaťaženie v elektrickej sieti výrazne zvýšilo. Počas prevádzky výkonových elektronických zariadení sa do rozvodnej siete dostáva veľké množstvo harmonických, ktoré spôsobujú problémy, ako je prehrievanie a starnutie izolácie elektrických zariadení, a ľahko spôsobujú poruchy ochrany relé, ktoré ohrozujú bezpečnosť prevádzky rozvodnej siete. Vzhľadom na vyššie uvedené problémy tento článok kombinuje vplyv napätia zbernice na potlačenie harmonických, odvodzuje kvantitatívny vzťah medzi prúdom zbernice, paralelnou kapacitou a stratou kondenzátora a vytvára obmedzujúci vzťah medzi okamžitým napätím, zvlnením a výkonom systému na hodnote kondenzátora na jednosmernej strane na základe výkonovej bilancie a potom získava rozsah hodnôt kapacity. Správnosť metódy výpočtu sa overuje experimentmi.
2. Štruktúra hlavného obvodu a princíp kompenzácie
Systém využíva troj{0}}fázovú štvorvodičovú-štruktúru topológie. Stredný bod DC strany nie je pripojený k induktoru. Strana striedavého prúdu je pripojená k trojfázovému napájaciemu zdroju cez tlmivku rozhrania. Jednosmerná strana je pripojená k podpornému kondenzátoru na vyrovnávanie harmonickej energie a stabilizáciu podporného napätia zbernice.
3. Konštrukcia kondenzátora zbernice
3.1 Analýza hodnoty napätia kondenzátora zbernice
Aby sa dosiahla úplná inverzia, aktívny výkonový filter by mal zvýšiť výstupné napätie na strane meniča, ako je špičková hodnota fázového napätia na strane siete. Keď je stredný bod kondenzátora skratovaný- na strane siete, vzťah medzi výstupným napätím na strane meniča a napätím kondenzátora na strane jednosmerného prúdu možno získať pomocou KVL zákona v slučke:
Fázové napätie verejnej rozvodnej siete je 220 V. Ak vezmeme do úvahy, že výstupné napätie transformátora je o 10 % vyššie ako menovitá hodnota a ignorujeme vplyv harmonických, vrcholová hodnota fázového napätia je:
Ex=110% ∗ 220 ∗ 2=342.
3.2 Analýza zvlneného prúdu kondenzátora a straty kondenzátora
Výmena energie medzi sieťovou stranou a záťažou sa dosahuje hlavne prostredníctvom kapacity prípojnice. Ak je hodnota kapacity príliš malá, efekt stabilizácie napätia sa nedá dosiahnuť a pulzácia napätia na strane DC je veľká; ak je hodnota kapacity príliš veľká, hoci je výhodné znížiť pulzáciu napätia, je to sprevádzané poklesom ekvivalentného sériového odporu, čo umožňuje zvýšenie zvlneného prúdu, čo zvyšuje stratu výkonu systému a zahrievanie kondenzátora, čo ovplyvňuje životnosť kondenzátora.
4. Experimentálne výsledky a analýzy
Model bol vytvorený v simulačnom softvéri Matlab/Simulink a parametre simulácie boli nastavené nasledovne: trojfázové sieťové napätie 220 V/50 Hz; trojfázová záťaž bol neriadený usmerňovač so záťažou RLC, R=25 Ω, L=1 mH, C=2 mF; indukčnosť filtra Lf=2.5 mH medzi APF a sieťou, napätie na strane DC U dc=730 V a kapacita na strane DC 2 mF .
5.Záver
Tento článok popisuje proces návrhu hodnoty kondenzátora na strane jednosmerného prúdu vysokovýkonného paralelného aktívneho filtra a navrhuje metódu na získanie hodnoty kondenzátora na strane jednosmerného prúdu pri obmedzeniach napätia na strane jednosmerného prúdu, zvlneného prúdu a výstupného výkonu na základe okamžitej rovnováhy výkonu, takže návrh kondenzátora na strane jednosmerného prúdu je presnejší a hodnota je rozumnejšia. Môže tiež navrhnúť kondenzátor na strane DC s rôznym kompenzačným výkonom, povoleným zvlnením alebo hodnotou nastavenia strany DC. Experiment overí správnosť a efektívnosť návrhu. Navrhovaná metóda návrhu a inžinierske skúsenosti majú určitý referenčný význam pre výskum a aplikáciu konštrukcie zbernicových kondenzátorov iných aktívnych filtračných systémov.