Биология и формирование современной эволюционной картины мира

Активный фильтр – устройство, в котором используется минимум один статический преобразователь частоты, чтобы компенсировать высшие гармоники тока и напряжения энергосистемы. Данное общее понятие может быть применено для активных систем.

Основной отличительный признак активных систем - это возможность получения напряжения или тока необходимого гармонического спектра для компенсации высших гармоник тока и напряжения сети. На этом основан главный принцип работы современных активных систем для коррекции форм кривых напряжения и тока.

Главным классификационным признаком для активных фильтров является метод их подключения к энергосистеме и возможность соединения с пассивными элементами или фильтрами. На рисунке 1 а и б показаны однолинейные схемы подключения соответственно параллельного и последовательного активного фильтра к сети с нелинейной нагрузкой. Последовательный активный фильтр используется для компенсации высших гармоник напряжения и изоляции чувствительной нагрузки от гармонических искажений, как со стороны сети, так и нелинейной нагрузки.

• а) параллельный активный фильтр, б) последовательный активный фильтр Рис. 1 - Однолинейная схема подключения к сети с нелинейной нагрузкой.

Последовательный активный фильтр, являясь источником высших гармоник напряжения, включается последовательно с чувствительной нагрузкой и позволяет компенсировать несимметрию и провалы сетевогои напряжения. Но из-за сложности подключения к сети, а также возможной неустойчивой работы электроприемников, которые подключаются к участкам энергосистемы за точкой включения последовательного активного фильтра, практического использования данное техническое решение не получило.

Параллельный активный фильтр имеет более широкую возможность практического применения и является основой активных систем коррекции форм кривых напряжения и тока.[1]

Технология, которая позволяет статическим преобразователям частоты потреблять ток, близкий к синусоидальному, а также делать возможным получение коэффициента мощности нагрузки близким к единице, называется технологией выпрямления с единичным коэффициентом мощности. Активный выпрямитель (который также обозначить как выпрямитель с единичным коэффициентом мощности) по своей структуре практически ни чем не отличается от параллельного активного фильтра, основное отличие заключается в алгоритме работы системы управления. Упрощенные структуры представлены на рисунке 2.

• а) для активного выпрямителя, б) для параллельного активного фильтра Рис. 2 - Упрощенная структура:

В системе управления активным выпрямителем происходит анализ форм кривой тока сети, и происходит формирование управляющих сигналов для силовых ключей инвертора, с целью генерации синусоидального тока требуемой величины для питания нагрузки. Система управления параллельным активным фильтром направлена на анализ гармонического спектра напряжения или тока сети для компенсации высших гармоник, генерируемых нелинейной нагрузкой. Следовательно, одинаковые по своей структуре активные системы способны на выполнение различных функций: делать возможным получение коэффициента мощности нагрузки близким к единице или компенсировать гармонические искажения, при этом отличаются только алгоритмы работы систем управления. Такой выпрямитель также называют выпрямителем с активным передним фронтом.

Суть принципа работы активного выпрямления состоит в конкретном воздействии на ток, потребляемый нагрузкой, и приближению формы его кривой к синусоидальной. В активных выпрямителях коммутация силовых элементов производится в режиме широтно-импульсной модуляции. При этом активный выпрямитель имеет возможность работать в режиме источника как напряжения, так и тока. В случае функционирования активного выпрямителя в цикле источника напряжения, он генерирует противо-ЭДС (E) сети (Uc) (рисунок 3 a). За счет его работы в режиме широтно-импульсной модуляции и контроля выходного напряжения системой управления сквозь реактор будет протекать практически синусоидальный ток (iL) с небольшим уровнем искажения [2]. При использовании активного выпрямителя в качестве источника тока он генерирует импульсный ток (I), однако в таком случае для приведения к синусоидальной форме кривой тока на стороне сети (рисунок 3 б) необходимо использование пассивного фильтра со специально подобранными параметрами. Именно в этом режиме чаще всего и используется активный выпрямитель для питания систем регулируемого электропривода постоянного тока. Уровень гармонических искажений энергосистемы, снабжающей активный выпрямитель, при соответствии нормам стандартов, практически не оказывают существенного влияния на его работу.

• а)    как источник напряжения,

• б)    как источник тока

Рис.3 - Схемы форм кривых и замещения напряжения и тока активных выпрямителей:

Сам         активный выпрямитель не является источником высших гармоник напряжения или тока, нагрузка, питаемая им, имеет чисто активные свойства. Функции системы управления активным выпрямителем: стабилизация выпрямленного напряжения на заданном уровне воздействием на амплитуду необходимых фазных токов сети; формирование фазных токов в сети, близких к синусоидальным, посредством воздействия на напряжения управления; поддержание заданного коэффициента мощности сети (индуктивного, емкостного или близкого к единице), путем воздействия на напряжение управления; передача энергии из сети переменного напряжения в цепь постоянного напряжения и в противоположном направлении.[3-6]