Aktive Leistungsfilter sind neuartige leistungselektronische Geräte zur dynamischen Unterdrückung von Oberschwingungen und zum Ausgleich von Blindleistung. Sie können Oberschwingungen unterschiedlicher Amplitude und Frequenz schnell erfassen und kompensieren. Im Gegensatz zu passiven Quellfiltern, die Oberschwingungen fester Frequenz und Amplitude nur passiv absorbieren, steuern und geben aktive Leistungsfilter Amplitude, Frequenz und Phase des Stroms aktiv aus. Dies geschieht durch Abtastung des Laststroms, Trennung von Oberschwingungen und Blindleistung sowie durch schnelle Anpassung des Laststroms. So wird eine dynamische Kompensation erreicht. Zusätzlich können Oberschwingungen, Blindleistung und Unsymmetrien ausgeglichen werden.
1. Theoretische Grundlagen von aktiven Leistungsfiltern
Im Vergleich zum passiven Filter,Aktiver LeistungsfilterDesign Es hat eine gute Wirkung auf die Spannungsregelung. Es kann hauptsächlich mehrere und hochfrequente Oberschwingungen gleichzeitig herausfiltern, ohne Resonanzen zu verursachen, ist aber relativ teuer. Der Sicherheitsfaktor in der Praxis ist sehr gering. International ist es üblich, Transformator-Boosting einzusetzen, um die Zuverlässigkeit zu gewährleisten. Auch die zuständigen Behörden fordern die Kombination von Transformator-Boosting und aktiven Filtern zur Kontrolle von Hochspannungsoberschwingungen.
2. Anwendungsszenario
Die AMB-Serie, wie zum BeispielStromzähler und StromkreismessungDas Stromschienenüberwachungssystem kann nicht nur in den Rechenzentren von Betreibern, Internetunternehmen, Finanzdienstleistern, Energieversorgern, Bildungseinrichtungen, Forschungseinrichtungen und anderen Branchen eingesetzt werden, sondern auch in der Metallurgie, im Bergbau, in der Energiewirtschaft, in der chemischen Industrie, in der Automobilindustrie, in Großanlagen und anderen Bereichen.
3. Funktionsprinzip des aktiven Leistungsfilters
Der aktive Leistungsfilter erfasst den Laststrom über den Stromwandler, berechnet mithilfe des internen DSP die Oberwellenanteile und sendet diese über ein PWM-Signal an den internen IGBT, um den Wechselrichter zur Erzeugung eines Oberwellenstroms entsprechend der Lastgröße anzusteuern. Gleich große und entgegengesetzte Oberwellenströme werden in das Stromnetz eingespeist, um die Filterung zu erreichen.
Die Funktion der Steuerstromerkennungsschaltung besteht hauptsächlich darin, die Oberwellenstromkomponente und den Blindstrom der Grundwelle vom Laststrom zu trennen und anschließend die Polarität umzukehren, um das Steuersignal für den Kompensationsstrom zu erzeugen. Die Stromnachführungs-Steuerschaltung berechnet den Triggerimpuls für jedes Schaltgerät des Hauptstromkreises anhand des vom Hauptstromkreis erzeugten Kompensationsstroms. Dieser Impuls wirkt nach der Treiberschaltung auf den Hauptstromkreis. Dadurch enthält der Versorgungsstrom nur noch die Wirkkomponente der Grundwelle, wodurch die Oberwellen eliminiert und die Blindleistung kompensiert wird. Nach demselben Prinzip kann der aktive Leistungsfilter auch die Gegensystemkomponente des asymmetrischen Dreiphasenstromkreises kompensieren.
Der Hauptstromkreis eines aktiven Leistungsfilters besteht im Allgemeinen aus einem PWM-Wechselrichter. Je nach den Energiespeicherelementen auf der Gleichstromseite des Wechselrichters lassen sich spannungsgesteuerte aktive Filter (mit Kondensatoren) und stromgesteuerte aktive Filter (mit Induktivitäten) unterscheiden. Spannungsgesteuerte aktive Filter regeln die Kondensatorspannung auf der Gleichstromseite während des Betriebs, sodass die Gleichspannung konstant bleibt und der Ausgang auf der Wechselstromseite des Wechselrichters eine PWM-Spannung liefert. Stromgesteuerte aktive Filter hingegen regeln den Induktivitätsstrom auf der Gleichstromseite, sodass der Strom auf der Gleichstromseite konstant bleibt und der Ausgang auf der Wechselstromseite des Wechselrichters eine PWM-Stromwelle liefert. Die Vorteile spannungsgesteuerter aktiver Filter liegen in den geringeren Verlusten und dem höheren Wirkungsgrad. Der Strom verursacht jedoch hohe Verluste im Innenwiderstand der Induktivität.
Veröffentlichungsdatum: 28. April 2025