Підвищення енергоефективності електротехнічного комплексу «нелінійне навантаження – силовий активний фільтр» в електричних мережах 0,4 кВ

Abstract

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.09.03 – електротехнічні комплекси та системи. – Державний вищий навчальний заклад «Донецький національний технічний університет», Донецьк, 2013. В дисертації показано можливість зниження частоти перемикання силових ключів інвертора напруги силового активного фільтру з метою підвищення його енергоефективності у складі комплексу «нелінійне навантаження – силовий активний фільтр». При цьому для збереження рівня фільтрації модуляційних складових на частоті перемикання інвертору запропоновано використання інтерфейсного фільтру третього порядку з крутопадаючою АЧХ. Розроблено систему автоматичного управління, що враховує інерційність інтерфейсного фільтру при формуванні напруги завдання інвертору силового активного фільтру. Проведено аналіз роботи активного фільтру з запропонованою системою управління, який підтвердив її ефективність. Для підвищення ефективності компенсації неактивної потужності нелінійного навантаження у складі електротехнічного комплексу запропоновано двоступеневий підхід, що полягає у частотному розподілі задач між основним інвертором та додатково введеною до складу активного фільтру малопотужною швидкодіючою коригувальною ланкою, підключеною до інтерфейсного фільтру. Розроблена система управління додатковою коригувальною ланкою з від’ємним зворотним зв’язком по вихідному струму фільтру та низькою чутливістю до зміни параметрів інтерфейсного фільтру і електричної мережі. Розроблено методику визначення потужності силового активного фільтру в залежності від активної потужності навантаження, коефіцієнта потужності навантаження та бажаного коефіцієнта потужності комплексу «нелінійне навантаження – силовий активний фільтр» в режимах компенсації реактивної потужності, вищих гармонік, або неактивної потужності нелінійних навантажень. Розроблено методику вибору параметрів інтерфейсного фільтру та ємності конденсаторів ланки постійного струму. Розроблено адаптивну систему управління силовим активним фільтром з додатковою коригувальною ланкою, що пристосовується до параметрів інтерфейсного фільтру та мережі, які змінюються впродовж часу. Ефективність роботи запропонованих алгоритмів перевірено та доведено за допомогою математичного моделювання та на експериментальному зразку.