Демьянович А.А., Клименко Т.В.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АКТИВНОГО ФИЛЬТРА В ОБМОТКАХ ШУНТИРУЮЩЕГО РЕАКТОРА ДЛЯ ПОДАВЛЕНИЯ ВЫСШИХ ГАРМОНИК *
Аннотация:
в работе рассматривается метод компенсации высших гармоник в электрических сетях, вызванных нелинейностью сопротивления обмоток шунтирующих реакторов. Предлагается использование активного фильтра, с помощью которого будут создаваться компенсирующие гармоники, корректирующие нелинейные искажения. Описывается принцип работы данного метода, его преимущества и возможные влияние на улучшение качества электроэнергии и надежности энергетического оборудования.
Ключевые слова:
шунтирующий реактор, нелинейное сопротивление, высшие гармоники, активный фильтр, компенсация
Управляемые шунтирующие реакторы (УШР) широко применяются в электроэнергетических системах для регулирования напряжения и реактивной мощности. Однако нелинейность сопротивления обмоток таких реакторов приводит к возникновению высших гармоник, что негативно сказывается на качестве электроэнергии.Нелинейность сопротивления возникает вследствие следующих факторов:Магнитное насыщение сердечника. В начальной стадии намагничивания сердечника магнитная индукция растет линейно с увеличением магнитного поля. В этот момент материал сердечника эффективно преобразует магнитное поле в магнитную индукцию, и индуктивность остается практически постоянной. Однако по мере увеличения магнитного поля, рост магнитной индукции начинает замедлятся. Это связано с тем, что все больше и больше доменов в материале сердечника выравниваются в направление магнитного поля. Когда практически все домены выровнены, дальнейшее увеличении магнитного поля не приводит к значительному росту магнитной индукции. Сердечник достигает состояния насыщения, где его индуктивность резко падает, так как материал больше не может эффективно увеличивать магнитный поток.Гистерезисные потери. Гистерезис в магнитных материалах вызывает задержку между изменениями магнитного поля и магнитного потока. Это приводит к дополнительным потерям и нелинейному поведению индуктивности.Вихревые токи. Переменное магнитное поле, пронизывающие материал сердечника, индуцирует в нем вихревые токи. Эти токи протекают перпендикулярно направлению переменного магнитного поля и создают собственные магнитные поля. Их возникновение приводит к нагреву сердечника, что в свою очередь усугубляет магнитное насыщение сердечника. Также создаваемое ими магнитное поле приводит к искажению основного магнитного поля что вызывает дополнительные гармонические искажения в системе. Для эффективного решения этих проблем предлагается использование активного фильтра.Активные фильтры представляют собой устройства, предназначенные для улучшения качества электроэнергии за счет подавления гармонических искажений. В отличие от пассивных фильтров, используют резисторы, конденсаторы и индуктивности, активные фильтры включают в себя активные компоненты, такие ка операционные усилители и транзисторы, что позволяет им динамически реагировать на изменения в сети и эффективно компенсировать гармонические искажения.Принцип работы:Измерение сигнала. Сначала активный фильтр измеряет параметры электрической сети. Это позволит определить присутствие и уровень гармонических искажений.Выделение гармоник. С помощью аналогового фильтра выделяется сигнал, соответствующий гармоническим искажениям.Генерация компенсирующего сигнала. Выделенные гармонические искажения отправляются в инвертор, который генерирует компенсирующие сигналы той же частоты, но противоположной по фазе.Корректировка амплитуды и фаз. Полученный сигнал проходит через пропорциональный регулятор (П-регулятор), который корректирует амплитуду и фазу сигнала для наиболее эффективного подавления гармоник.Возврат корректирующего тока. Обработанный сигнал направляется обратно в обмотки шунтирующего реактора, где он компенсирует гармонические искажения, тем самым снижая их влияние на сеть.На рисунке 1 представлена структурная схема решения.Рисунок 1. Структурная схема.Преимуществом предложенного метода является:Активный фильтр динамически реагирует на присутствие гармонических искажений, эффективно подавляя широкий спектр гармоник.Настройки активного фильтра могут быть легко изменены для адаптации к различным условия сети и уровням гармонических искажений, что обеспечивает его универсальность.Улучшение качества электроэнергии, что важно для стабильной работы чувствительного оборудования и снижения электромагнитных помех.Уменьшение нагрева обмоток и сердечника.Уменьшение износа компонентов системы.Снижение электромагнитных помех.Снижение потерь энергии, за счет уменьшения гармонических искажений.Предложенный метод использования активного фильтра для подавления высших гармоник представляет собой эффективное решение проблеме гармонических искажений в энергетических системах. Реализация данного решения позволит улучшить качество электроэнергии и повысить надежность работы оборудования, что делает его перспективным для широкого применения в электроэнергетике.
Номер журнала Вестник науки №6 (75) том 3
Ссылка для цитирования:
Демьянович А.А., Клименко Т.В. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АКТИВНОГО ФИЛЬТРА В ОБМОТКАХ ШУНТИРУЮЩЕГО РЕАКТОРА ДЛЯ ПОДАВЛЕНИЯ ВЫСШИХ ГАРМОНИК // Вестник науки №6 (75) том 3. С. 2147 - 2151. 2024 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/16192 (дата обращения: 16.05.2025 г.)
Вестник науки © 2024. 16+