Активные фильтры гармоник и компенсаторы реактивной мощности

Активные фильтры гармоник и компенсаторы реактивной мощности – сравнительно новое и прогрессивное техническое решение проблем перетоков реактивной энергии и гармонических искажений в сетях низкого напряжения, причем несмотря на разное целевое назначение (и маркетинговое название) концепция построения и принцип действия устройств PQvar™ и PQSine™ от TDK Electronics AG (до 01.10.2018 EPCOS AG), AccuSine PFV+, AccuSine PCSn и AccuSine PCS+ от Schneider Electric SE одинаковые.

Все активные фильтры гармоник (PQSine™, AccuSine PCSn, AccuSine PCS+) и активные компенсаторы реактивной мощности (PQvar™, AccuSine PFV+) упрощенно включают:

  • измерительный трансформатор (трансформаторы), регистрирующий текущие мгновенные изменения тока (напряжения) в сети и передающий данные на интеллектуальный контроллер;
  • интеллектуальный контроллер, который обрабатывает информацию, сравнивает измеренные и рассчитанные по ним значения пакета показателей с предустановленными и подает управляющий сигнал на инвертор-генератор;
  • ведомый трехуровневый (3L) инвертор, генерирующий токи частоты и амплитуды, аналогичные измеренным, но в противофазе, что приводит к взаимной компенсации.

Так построены и работают все устройства, но активные компенсаторы реактивной мощности изначально спроектированы с приоритетом управления и генерации на фундаментальной частоте, а активные фильтры гармоник – в широком спектре частот включая гармоники до 50-го порядка.

Важно!

Управление инвертором осуществляется с помощью полупроводниковой схемы со скоростными электронными ключами на очень дорогих биполярных транзисторах с изолированным затвором (IGBT - Insulated Gate Bipolar Transistor), стоимость которых пропорциональна их мощности и в целом определяет высокий уровень цен на фильтры и компенсаторы. По сути, этот факт определил разработку компенсаторов с приоритетом генерации на фундаментальной частоте и фильтров, преимущественно ориентированных на токи гармоник высших порядков, хотя (в определенной степени) компенсаторы могут нивелировать гармонические искажения, а фильтры компенсировать потребность в реактивной мощности.


Отличия активных фильтров гармоник от пассивных.

Любые пассивные устройства от расстроенных дросселей до схем с параллельным, параллельно-последовательным подключением пар индуктивность-емкость не более чем фильтры, причем ориентированные на защиту конденсаторной батареи (установки КРМ). Пассивные фильтры гармоник повышают сопротивление участка цепи на определенной частоте (или выше частоты), тем самым блокируя доступ токам этих частот к КРМФ, но не препятствуя их распространению в сети выше точки присоединения.

Активные фильтры гармоник генерируют токи высших частот в противофазе и вне зависимости от характера токов искажения, т.е. могут компенсироваться гармоники и индуктивного, и емкостного «происхождения», причем в полной мере и со скоростью реакции, определяемой скоростью срабатывания ключей и инвертора.

Важно!

Если пассивные фильтры гармоник просто защищают УКРМФ, то активные – силовую сеть, но только выше точки присоединения – ниже подключения сегмент сети будет засорен токами и «противотоками» гармоник. Поэтому, а также для уменьшения мощности транзисторных ключей (и цены устройства) активные фильтры лучше располагать максимально возможно ближе к источнику гармонических возмущений, а также превентивно настраивать фильтр на частоты интенсивных гармоник.


Отличия активных компенсаторов реактивной мощности от установок КРМ, УКРМ, КРМТ, УКРМТ.

Принцип работы любой конденсаторной батареи или установки – при заряде аккумуляция реактивной энергии, генерируемой в сеть индуктивностью и выброс токов емкостного характера (противофазных индуктивным) при разряде. Т.е. по факту (упрощенно) конденсаторы установок сбрасывают в сеть противофазные (индуктивным) емкостные токи с частотой по времени заряда-разряда и амплитуды, определяемой емкостью подключенных ступеней и напряжением на батареях.

Однако перед каждым новым включением ступеней они должны быть разряжены до напряжения ≤ 75В, что по нормам IEC 831 не может происходить дольше 180 секунд, а значит выброс накопленной энергии, как и подключение/отключение ступеней происходит с большой задержкой. Поэтому компенсация реактивной мощности (условно) допустима только при монотонно и медленно изменяющейся потребности сегмента сети в реактивной энергии и всегда присутствуют риски недо- или перекомпенсации с их негативным влиянием на сеть и нагрузки.

В активных компенсаторах реактивной энергии скорость отклика генератора на изменение регистрируемых параметров измерительного трансформатора менее 50 мкс (0.00005 секунд), а значит практически нет рисков недокомпенсации или перекомпенсации, и инвертор генерирует токи и индуктивного, и емкостного характера, т.е. устройство буквально универсальное, быстродействующее, хотя и дорогое. К дополнительным преимуществам активных компенсаторов правомерно отнести полную независимость работы от наличия и уровня гармонических искажений в сети, в то время, как установки КРМ уже в слабозасоренных сетях лучше защищать пассивными (или активными) фильтрами гармоник.

Как и в случае с активными фильтрами активные компенсаторы реактивной энергии оптимально размещать возможно ближе к нагрузке, причем нелинейной с быстроизменяющейся потребностью в реактивной мощности.

Если голосом проще!
Менеджеры готовы принять заявку. Телефоны:
+7(495) 783-56-30
(многоканальный)
+7(925) 132-99-91
(WhatsApp)
Если проще написать!
В заявке укажите какая продукция Вас интересует.
Оставить заявку

Ждем Вас в гости!
Согласуйте время и приезжайте в наши офисы для получения технических консультаций
перейти к контактам