Активные фильтры электроэнергии для регулируемых электроприводов и электродуговых установок

Объект исследования: Электротехнический комплекс энергоемких регулируемых электроприводов и электродуговых технологических агрегатов. Цель работы: Разработка и исследование активных фильтров электроэнергии, восстанавливающих синусоидальную форму потребляемого тока на основании данных о схеме замещения энергоемких нагрузок - регулируемых электроприводов и электродуговых установок. Методы исследования и использованная аппаратура: При решении поставленных задач применялись теории электрических цепей, автоматического управления, методы спектрального анализа, векторных диаграмм. Исследования выполнялись с помощью компьютерного моделирования в программной оболочке MATLAB/Simulink и постановкой экспериментальных опытов для оценки адекватности компьютерной модели с использованием устройства анализа показателей качества электроэнергии Satec PM175-HACS, осциллографов Hantek DSO-8060, микроконтроллерf Texas Instruments TMDX28069USB Piccolo control STICK. Полученные результаты и новизна: 1. Установлена зависимость в показательной форме между трехфазными векторами напряжений на выходе инвертора последовательного активного фильтра и заданными трехфазными векторами компенсированных токов, а также параметрами схемы замещения электрической цепи нагрузки, позволяющая вырабатывать сигналы для компенсации гармонических искажений и реактивной мощности в нагрузке. 2. Разработан алгоритм управления активным выпрямителем, учитывающий заданное и текущее значения выпрямленного тока, отличающийся тем, что внутренним контуром регулирования в нем является контур мгновенных трехфазных линейных токов на входе выпрямителя. 3. Определены зависимости уровней потребляемой реактивной мощности и гармонических искажений тока от величины потребляемого тока, полной мощности, типа и структуры электротехнического комплекса регулируемых электроприводов и электродуговых установок, позволяющие оценить компенсационную способность систем активной фильтрации. Основные конструктивные и технико-экономические показатели: Длина: 600 мм; Ширина: 1200 мм; Высота: 530 мм; Масса: 43 кг; Рабочий постоянный ток: 80 А; Максимальный постоянный ток: 120 А; Питающее напряжение: 400 – 1200 В; Частота питающего напряжения: 45 – 65 Гц; Степень внедрения и эффективность: Внедрена экспериментальная установка активного выпрямителя с функцией фильтрации электроэнергии. Практические результаты от применения разработанных решений: - снижение гармонических искажений потребляемого трехфазного тока THDI в системах регулируемого электропривода и электродуговых установках до уровня 2 - 5 %; - снижение потребления реактивной мощности Q в системах регулируемого электропривода и электродуговых установках до уровня 0 - 5 %; - обеспечение стабилизированного питания постоянным током систем регулируемого электропривода на основе двухзвенного преобразователя частоты и инвертора тока с уровнем отклонения δIDC не более 3 %. Область применения: Системы повышения энергоэффективности, электромагнитной совместимости регулируемых электроприводов на базе двухзвенных преобразователей частоты и электродуговых установок на переменном и постоянном токе.