Aktiivinen tehosuodatin on uudentyyppinen tehoelektroniikkalaite, jota käytetään harmonisten yliaaltojen dynaamiseen vaimentamiseen ja loistehon kompensointiin. Se pystyy nopeasti seuraamaan ja kompensoimaan erikokoisia ja -taajuisia harmonisia yliaaltoja. Lähdesuodatin voi absorboida vain passiivisesti kiinteän taajuuden ja koon harmonisia yliaaltoja, kun taas aktiivinen tehosuodatin voi ohjata ja aktiivisesti tuottaa virran suuruutta, taajuutta ja vaihetta ottamalla näytteitä kuormavirrasta ja erottamalla harmoniset yliaallot ja loistehon. Se reagoi nopeasti ja tasapainottaa vastaavaa virtaa kuormassa toteuttaen dynaamisen seurantakompensaation. Se voi paitsi muodostaa harmonisia yliaaltoja myös kompensoida loistehon ja epäsymmetrian.
1. Aktiivisen tehosuodattimen teoreettinen perusta
Passiiviseen suodattimeen verrattunaaktiivinen tehosuodatindesign sillä on hyvä hallintavaikutus. Se pystyy pääasiassa suodattamaan useita ja korkeamman asteen harmonisia samanaikaisesti aiheuttamatta resonanssia, mutta hinta on suhteellisen korkea. Todellinen sovelluksen turvallisuuskerroin on hyvin alhainen. Kansainvälisesti yleinen käytäntö on käyttää muuntajan tehostusta luotettavuuden varmistamiseksi. Asiaankuuluvat valtion virastot vaativat myös muuntajan tehostuksen ja aktiivisten suodattimien yhdistelmää suurjänniteharmonisten hallitsemiseksi.
2. Sovellusskenaario
AMB-sarja, kutenHaarapiirin tehomittari ja haarapiirin mittaus, virtakiskojen valvontajärjestelmää voidaan käyttää paitsi operaattoreiden, internetin, rahoituksen, sähkön, koulutuksen, tieteellisen tutkimuksen ja muiden teollisuudenalojen datakeskuksissa, myös metallurgian, kaivostoiminnan, energian, kemianteollisuuden, autoteollisuuden, suurten tapahtumapaikkojen ja muiden alojen aloilla.
3. Aktiivisen tehosuodattimen toimintaperiaate
Aktiivinen tehosuodatin havaitsee virtamuuntajan läpi kulkevan kuormavirran ja laskee sen sisäisen DSP:n avulla. Se erottaa kuormavirran harmoniset komponentit ja lähettää ne sitten PWM-signaalin kautta sisäiselle IGBT:lle, joka ohjaa invertteriä tuottamaan kuorman kokoisen harmonisen virran. Suodatusta varten sähköverkkoon syötetään yhtä suuret ja vastakkaiset harmoniset virrat.
Komentovirran tunnistuspiirin tehtävänä on pääasiassa erottaa harmoninen virtakomponentti ja perusaallon loisvirta kuormitusvirrasta ja sitten kääntää napaisuus kompensointivirran komentosignaalin generoimiseksi. Virranseurantaohjauspiirin tehtävänä on laskea pääpiirin kunkin kytkentälaitteen liipaisupulssi pääpiirin tuottaman kompensointivirran perusteella, ja tämä pulssi vaikuttaa pääpiiriin ohjauspiirin jälkeen. Tällä tavoin syöttövirta sisältää vain perusaallon aktiivisen komponentin, jolloin saavutetaan harmonisten poistaminen ja loistehon kompensointi. Saman periaatteen mukaisesti aktiivinen tehosuodatin voi kompensoida myös epäsymmetrisen kolmivaihepiirin vastakomponenttia.
Aktiivisen tehosuodattimen pääpiiri koostuu yleensä PWM-invertteristä. Invertterin tasavirtapuolella olevien erilaisten energian varastointielementtien mukaan se voidaan jakaa jännitetyyppisiin aktiivisuodattimiin (energian varastointielementit ovat kondensaattoreita) ja virtatyyppisiin aktiivisuodattimiin (energian varastointielementit ovat induktoreita). Jännitetyyppisen aktiivisuodattimen on ohjattava tasavirtapuolen kondensaattorijännitettä käytön aikana, jotta tasavirtapuolen jännite pysyy muuttumattomana, jolloin invertterin vaihtovirtapuolen lähtö on PWM-jänniteaalto. Virtatyyppisen aktiivisuodattimen on ohjattava tasavirtapuolen induktorivirtaa käytön aikana, jotta tasavirtapuolen virta pysyy muuttumattomana, jolloin invertterin vaihtovirtapuolen lähtö on PWM-virtaaalto. Jännitetyyppisen aktiivisuodattimen etuja ovat pienemmät häviöt ja korkeampi hyötysuhde. Virta aiheuttaa suuren häviön induktorin sisäiseen resistanssiin.
Julkaisuaika: 28.4.2025