Was ist ein aktiver Netzfilter

Ein Active Power Filter (APF) ist ein neuer Typ eines leistungselektronischen Geräts zur dynamischen Unterdrückung von Oberschwingungen und Kompensation von Blindleistung, mit dem sich Oberschwingungen und Änderungen der Blindleistung in Größe und Frequenz ausgleichen lassen.

Der Grund, warum der aktive Filter aktiv genannt wird, wie der Name schon sagt, muss das Gerät eine Stromversorgung bereitstellen (um die Oberwellen des Hauptstromkreises auszugleichen), und seine Anwendung kann die Mängel der herkömmlichen Oberwellen überwinden

Unterdrückungs- und Blindleistungskompensationsmethoden wie LC-Filter (die herkömmlichen können nur festgelegt werden), realisieren eine dynamische Nachlaufkompensation und können sowohl Oberschwingungen als auch Blindleistung kompensieren.

Die Theorie der momentanen Blindleistung eines Dreiphasenstromkreises ist die wichtigste Grundtheorie für die Entwicklung von APF. Es gibt zwei Typen von APF: Paralleltyp und Serientyp, ersterer wird häufiger verwendet; parallele aktive Filter dienen hauptsächlich zur Steuerung des Stroms

Harmonische und aktive Filter in Reihe dienen hauptsächlich dazu, die durch Spannungsharmonische verursachten Probleme zu kontrollieren. Im Vergleich zu passiven Filtern haben aktive Filter gute Behandlungseffekte und können hauptsächlich mehrere und höhere Harmonische gleichzeitig herausfiltern, was keine Resonanz verursacht, aber der Preis ist relativ hoch.

Grundlagen aktiver Leistungsfilter

Aktive Leistungsfilter sind eine neue Art von Spezialgeräten zur Oberwellenregelung, die aus moderner Leistungselektronik und digitaler Signalverarbeitungstechnologie auf Basis von Hochgeschwindigkeits-DSP-Geräten bestehen. Sie bestehen aus zwei Hauptteilen: der
Befehlsstrombetriebsschaltung und der Kompensationsstromerzeugungsschaltung. Die Befehlsstrombetriebsschaltung überwacht den Strom in der Leitung in Echtzeit, wandelt das analoge Stromsignal in ein digitales Signal um, sendet es an den
Hochgeschwindigkeits-Digitalsignalprozessor (DSP), um das Signal zu verarbeiten, trennt die Oberwelle von der Grundwelle und sendet einen Antriebsimpuls in Form eines Pulsweitenmodulationssignals (PWM) an die Kompensationsstromerzeugungsschaltung, treibt das IGBT- oder IPM-Leistungsmodul an, erzeugt einen Kompensationsstrom, der der Amplitude des Oberwellenstroms des Stromnetzes entspricht und in der Polarität entgegengesetzt ist, und speist ihn in das Stromnetz ein, kompensiert oder löscht den Oberwellenstrom und

eliminiert aktiv die Netzoberwellen.

So funktionieren aktive Netzfilter

Der aktive Filter verwendet den Stromtransformator, um den Strom auf der Gleichstromleitung zu erfassen. Nach der Abtastung wird das erhaltene Stromsignal durch den Algorithmus zur harmonischen Trennung verarbeitet, um das harmonische Referenzsignal als Modulationssignal zu erhalten. Es wird mit der Dreieckswelle verglichen, um das Schaltsignal zu erhalten. Das Schaltsignal wird verwendet, um die einphasige Brücke zu steuern. Gemäß dem Prinzip der Technologie werden die Schaltsignale der oberen und unteren Brückenarme umgekehrt, und der harmonische Strom, der gleich der Größe des harmonischen Signals auf der Leitung und in entgegengesetzter Richtung ist, kann erhalten werden, und der harmonische Strom auf der Leitung wird aufgehoben. Dies ist der Vorwärtsregelungsteil. Die harmonische Komponente des Leitungsstroms hinter dem Zugangspunkt des aktiven Filters wird dann als Eingang des Reglers zurückgeführt, um den Fehler der Vorwärtsregelung anzupassen:

Die Hauptgefahren von Oberschwingungen:
1. Sie erhöhen die Belastung von Stromversorgungsanlagen, verringern den Leistungsfaktor des Systems, verringern die effektive Kapazität und Effizienz von Stromerzeugung, -übertragung und elektrischen Geräten und verursachen Geräteverschleiß, Leitungsverschleiß und Leistungsverlust.
2. Sie verursachen Resonanz und Oberschwingungsstromverstärkung von Blindleistungskompensationskondensatoren, was zu Schäden oder Ausfällen der Kondensatorbank aufgrund von Überstrom oder Überspannung führt.
3. Der Motor vibriert aufgrund des pulsierenden Drehmoments, was die Produktqualität und die Lebensdauer des Motors beeinträchtigt.
4. Aufgrund von Wirbelströmen und Skin-Effekten verursachen Motoren, Transformatoren, Übertragungsleitungen usw. zusätzlichen Leistungsverlust und Überhitzung, verschwenden elektrische Energie und beschleunigen die Alterung der Isolierung.
5. Die Oberschwingungsspannung erhöht die elektrische Feldstärke des Isoliermediums proportional zu seiner Spitzenspannung und verkürzt die Lebensdauer der Ausrüstung.
6. Der Nullsystem-Harmoniestrom (ein Vielfaches von 3) führt zu einer Überlastung der Mittelleitung des Dreiphasen-Vierleitersystems und erzeugt einen Zirkulationsstrom in der Transformatorwicklung der Dreiecksverbindung, sodass der Wicklungsstrom
den Nennwert überschreitet und in schweren Fällen sogar einen Unfall verursachen kann. 7. Harmonische verändern die Aktionseigenschaften des Schutzrelais, verursachen Fehlfunktionen der Relaisschutzeinrichtungen und führen dazu, dass die Arbeit automatischer Geräte wie Relaisschutz gestört wird.
8. Die Harmonischenänderung verändert die Änderungsrate und den Spitzenwert von Spannung oder Strom, verzögert das Erlöschen des Lichtbogens und beeinträchtigt die Abschaltleistung des Leistungsschalters.
9. Führt dazu, dass das Messgerät, insbesondere das Induktions-Strommessgerät, Messfehler erzeugt.
10. Beeinträchtigung von Leistungselektronikgeräten, industriellen Steuergeräten und Kommunikationsgeräten in der Nähe und Beeinträchtigung des normalen Betriebs der Geräte.