Разработка и оптимизация параметров гибридного фильтра с компенсирующим трансформатором

• Автор: Кирюхин, Александр Юрьевич
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 144 с. : ил.

Глава 1. ПРОБЛЕМА НЕСИНУСОИДАЛЬНОСТИ КРИВЫХ ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ В СИСТЕМАХ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ И СПОСОБЫ
ЕЕ РЕШЕНИЯ
1 > 1 ,

1.1. Источники высших гармоник тока и напряжения в системах

электроснабжения

• ' , 1 ‘
1.2. Влияние высших гармоник тока и напряжения в системах электроснабжения на работу электрооборудования

1.3. Электромагнитная совместимость и показатели качества электроэнергии

1.4. Существующие способы снижения высших гармоник в системах электроснабжения

Выводы по главе

Глава 2. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ СХЕМ СИЛОВЫХ ФИЛЬТРОВ

ВЫСШИХ ГАРМОНИК
2.1. Основные типы силовых фильтров
2.1 Л. Пассивные фильтры высших гармоник
2.1.2. Силовые активные фильтры высших гармоник
2.1.3. Гибридные фильтры высших гармоник
2.2. Комбинированный фильтр
2.3. Гибридный фильтр с компенсирующим трансформатором
Выводы по главе
Глава 3. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ГИБРИДНОГО ФИЛЬТРА С КОМПЕНСИРУЮЩИМ ТРАНСФОРМАТОРОМ
3.1. Общая структура гибридного фильтра с КТ
3.2. Разработка математической модели активной части
3.2.1. Разработка математической модели компенсирующего

трансформатора
3.2.2. Разработка математической модели усилителя
3.2.3. Определение граничных условий
3.3. Разработка математической модели пассивной части
3.3.1. Расчет основных параметров датчика тока и компенсирующего
трансформатора 1 1
3.3.2. Расчет емкости пассивной части
! і , і ’
Выводы по главе
Глава 4. РАЗРАБОТКА КОМПЬЮТЕРНОЙ МОДЕЛИ ГИБРИДНОГО
ФИЛЬТРА С КОМПЕНСИРУЮЩИМ ТРАНСФОРМАТОРОМ
4.1. Выбор среды моделирования
4.2. Разработка структуры модели
4.3. Расчет параметров модели
4.4. Результаты моделирования
Выводы по главе
Глава 5. ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ГИБРИДНОГО ФИЛЬТРА С
КОМПЕНСИРУЮЩИМ ТРАНСФОРМАТОРОМ
5.1. Выбор параметров оптимизации
5.2.0птимизация параметров конденсатора пассивной части
5.3.Оптимизация параметров датчика тока
5.4,Оптимизация параметров компенсирующего трансформатора
5.5.Оптимизация коэффициентов трансформации КТ и ДТ
5.6. Разработка методики расчета и выбора параметров гибридного
фильтра с компенсирующим трансформатором
Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Приложение
Список литературы

Актуальность проблемы.
На современных промышленных предприятиях значительное распространение получили, нагрузки, вольт- или вебер-амперньте
характеристики которых нелинейны. Обычно такие нагрузки называют
„ ■' 1 ! I . I •
нелинейными. К их числу относятся в первую очередь различного рода
вентильные преобразователи, установки дуговой и контактной
I I I 1 '
электросварки, электродуговые сталеплавильные (ЭДСП) и руднотермические печи, газоразрядные лампы, силовые магнитные усилители и трансформаторы. Эти нагрузки потребляют из сети ток, кривая которого оказывается несинусоидальной, а во многих случаях и непериодической; в результате возникают нелинейные искажения кривой напряжения сети или, другими словами, несинусоидальные режимы.
В электрических сетях появляются высшие гармоники токов и напряжений, которые при несинусоидальных режимах неблагоприятно сказываются, на работе силового электрооборудования, систем релейной защиты, автоматики, телемеханики и связи. Возникающие в результате воздействия высших гармоник экономические ущербы обусловлены, главным образом, ухудшением энергетических показателей, снижением надежности функционирования электрических сетей и сокращением срока службы электрооборудования. В некоторых случаях имеет место ухудшение качества и уменьшение количества' выпускаемой продукции. Высшие гармоники приводят к ухудшению общей электромагнитной обстановки в электросетях, поэтому прогрессирующее внедрение вентильного электропривода и электротехнологии обусловило важность и актуальность решения проблемы высших гармоник в электрических сетях систем электроснабжения (СЭС).
Основной круг вопросов, составляющих содержание этой проблемы, сводится к следующим: оценка электромагнитной совместимости (ЭМС)

сетевого тока (напряжения) появляются дополнительные гармонические составляющие.
Последовательный фильтр должен бьггь рассчитан по уровню изоляции на полное напряжение сети; что затрудняет его использование в высоковольтных (выше 1000 В) сетях.
Кроме того, силовые активные фильтры (АФ) отличаются повышенной сложностью алгоритмов управления и большими аппаратурными затратами, необходимыми для их реализации.
При больших мощностях нелинейных нагрузок возрастают стоимость и габариты АФ. Поэтому наряду с чисто активными фильтрами предлагается устанавливать совместно с активным фильтром и резонансные контуры. Такие фильтры получили название гибридных.
2.1.3. Гибридные фильтры высших гармоник
Гибридные фильтры представляют собой комбинацию пассивного» фильтра (группы-пассивных фильтров) и силового электронного регулятора на базе активного фильтра малой мощности. Практические задачи показывают актуальность фильтрации одной или лишь нескольких гармонических составляющих. Согласно гл.2.1.1, настроенные пассивные фильтры; в силу присущих им» недостатков, не позволяют, эффективно фильтровать высшую гармонику на частоте настройки фильтра, также приводят к возникновению опасных резонансных явлений в: СЭС. Также добавление пассивного фильтра (ЬС-цепочки) ухудшает условия дл протекания ; переходных процессов в СЭС. Наличие регулятора , на базе маломощного активного фильтра позволяет корректировать параметры фильтра, одновременно улучшая гармонический состав и предотвращая-возникновение опасных резонансных явлений. Малая установочная мощность активного элемента достигается за счет наличия пассивного