Cos'è un filtro di potenza attiva

Il filtro di potenza attiva (APF) è un nuovo tipo di dispositivo elettronico di potenza utilizzato per sopprimere dinamicamente le armoniche e compensare la potenza reattiva, in grado di compensare le armoniche e le variazioni di potenza reattiva in grandezza e frequenza.

Il motivo per cui il filtro attivo è chiamato attivo, come suggerisce il nome, è che il dispositivo deve fornire alimentazione (per compensare le armoniche del circuito principale) e la sua applicazione può superare le carenze del filtro armonico tradizionale.

metodi di soppressione e compensazione della potenza reattiva come i filtri LC (i tradizionali possono solo essere fissi), realizzano una compensazione dell'inseguimento dinamico e possono compensare sia le armoniche che la potenza reattiva.

La teoria della potenza reattiva istantanea del circuito trifase è la principale teoria di base dello sviluppo dell'APF; APF ha due tipi: tipo parallelo e tipo serie, il primo è più utilizzato; il filtro attivo parallelo serve principalmente per controllare la corrente

armoniche e il filtro attivo in serie serve principalmente a controllare i problemi causati dalle armoniche di tensione. Rispetto ai filtri passivi, i filtri attivi hanno buoni effetti di trattamento e possono filtrare principalmente armoniche multiple e più elevate allo stesso tempo, il che non causerà risonanza, ma il prezzo è relativamente alto.

Fondamenti di filtri di potenza attiva

Il filtro di potenza attivo è un nuovo tipo di apparecchiatura speciale per il controllo delle armoniche di potenza realizzato con la moderna tecnologia elettronica di potenza e la tecnologia di elaborazione del segnale digitale basata su dispositivi DSP ad alta velocità. È costituito da due parti principali: il
circuito di funzionamento della corrente di istruzione e il circuito di generazione della corrente di compensazione. Il circuito di funzionamento della corrente di comando monitora la corrente nella linea in tempo reale, converte il segnale del segnale di corrente analogico in un segnale digitale, lo invia al
processore di segnale digitale ad alta velocità (DSP) per elaborare il segnale, separa l'armonica dalla fondamentale e invia un impulso di pilotaggio al circuito di generazione della corrente di compensazione sotto forma di segnale di modulazione di larghezza di impulso (PWM), pilota il modulo di potenza IGBT o IPM, genera una corrente di compensazione pari all'ampiezza della corrente armonica della rete elettrica e opposto nella polarità, e lo immette nella rete elettrica, compensa o annulla la corrente armonica, e

elimina attivamente le armoniche di potenza.

Come funzionano i filtri di potenza attiva

Il filtro attivo consiste nell'utilizzare il trasformatore di corrente per raccogliere la corrente sulla linea CC, dopo il campionamento, il segnale di corrente ottenuto viene elaborato dall'algoritmo di separazione armonica per ottenere il segnale di riferimento armonico, come segnale di modulazione, rispetto all'onda triangolare, per ottenere il segnale di commutazione, utilizzare il segnale di commutazione per controllare il ponte monofase, secondo il principio della tecnologia, il segnale di commutazione dei bracci del ponte superiore e inferiore è invertito e la corrente armonica è uguale alla dimensione del segnale armonico sulla linea e nella direzione opposta può essere ottenuta e la corrente armonica sulla linea viene annullata. Questa è la parte di controllo feedforward. La componente armonica della corrente di linea dietro il punto di accesso del filtro attivo viene quindi reimmessa come ingresso del regolatore per regolare l'errore del controllo feedforward:

I principali rischi delle armoniche:
1. Aumentare il carico delle strutture elettriche, ridurre il fattore di potenza del sistema, ridurre la capacità effettiva e l'efficienza della generazione di energia, della trasmissione e delle apparecchiature elettriche e causare sprechi di apparecchiature, sprechi di linea e perdite di potenza;
2. Causare risonanza e amplificazione della corrente armonica dei condensatori di compensazione della potenza reattiva, con conseguente danneggiamento o guasto della batteria di condensatori a causa di sovracorrente o sovratensione;
3. Il motore vibra a causa della coppia pulsante, che influisce sulla qualità del prodotto e sulla durata del motore;
4. A causa delle correnti parassite e dell'effetto pelle, motori, trasformatori, linee di trasmissione, ecc. produrranno ulteriore perdita di potenza e surriscaldamento, sprecheranno energia elettrica e accelereranno l'invecchiamento dell'isolamento;
5. La tensione armonica aumenta l'intensità del campo elettrico del mezzo isolante in modo proporzionale alla sua tensione di picco e riduce la durata dell'apparecchiatura;
6. La corrente armonica a sequenza zero (più volte di 3) causerà il sovraccarico della linea centrale del sistema trifase a quattro fili e produrrà una corrente di circolazione nell'avvolgimento del trasformatore della connessione triangolare, in modo che la
corrente dell'avvolgimento supera il valore nominale e, in casi gravi, può addirittura provocare un incidente. 7. Le armoniche modificheranno le caratteristiche di azione del relè di protezione, causeranno il malfunzionamento dei dispositivi di protezione del relè e causeranno il disordine nel funzionamento dei dispositivi automatici come la protezione del relè;
8. La variazione armonica modifica la velocità di variazione e il valore di picco della tensione o della corrente, ritarda l'estinzione dell'arco e influisce sul potere di interruzione dell'interruttore;
9. Fare in modo che lo strumento di misurazione, in particolare il contatore di energia elettrica a induzione, produca errori di misurazione;
10. Interferire con apparecchiature elettroniche di potenza, apparecchiature di controllo industriale e apparecchiature di comunicazione vicine e influenzare il normale funzionamento dell'apparecchiatura.