ТРЕХФАЗНЫЙ АКТИВНЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ФИЛЬТР

Полезная модель относится к электротехники, в частности к преобразовательной технике и может быть использовано в автономных трехфазных электроэнегетических сетях.
Известен компенсатор реактивной мощности: (см. патент РФ 2187873 Н 02 J 3/18, 2002 г.), содержащий трехфазный измерительный трансформатор напряжения, нагрузку, три однофазный датчика напряжения, трехфазный мостовой выпрямитель, три первых элемента сравнения, емкостный фильтр, усилители с регулируемым коэффициентом усиления, вторые элементы сравнения, задатчик напряжения на нагрузке, задатчик настройки компенсирующего напряжения, три идентичных блока регулирования, каждый из которых содержит однофазный выпрямитель, два управляемых однофазных выпрямителя с системами управления, два промежуточных конденсатора с датчиками напряжения, два однофазных инвертора с системами управления, тактирующий триггер, релейный двухпозиционный регулятор, имеющий гистерезис, дифференцирующую цепочку.
Недостатком данного устройства является невысокий КПД, инерционность и высокие массогабаритные показатели.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа является трехфазный активный электрический фильтр (см. патент РФ 2121222 Н 04 В 3/53, 1998 г.), содержащий LC-фильтры, систему преобразования входной информации, включающую адаптер, входы которого соединены с фазами питающей сети, а выходы с аналоговыми входами однокристальной ЭВМ, работающей по программе, записанной в блоке памяти, подключенном к однокристальной ЭВМ, которая через буферные каскады соединена с входами устройств управления памятью блока многозвенной импульсной модуляции, к устройствам управления памятью подключены блоки
памяти, выходы устройств управления памятью через буферные каскады соединены с импульсными усилителями мощности.
Недостатком данного трехфазного активного электрического фильтра является невысокое быстродействие, сравнительно низкая глубина фильтрации и достаточно большие массогабаритные показатели.
Задача полезной модели заключается в повышении качества электроэнергии в автономных электроэнергетических системах путем снижения высших гармонических составляющих напряжения в цепях переменного тока с мощными нелинейными нагрузками, за счет использования импульсных усилителей мощности с лучшими частотными свойствами, упрощения выходных LC-фильтров, снижения массогабаритных показателей фильтра.
На фиг. представлена схема трехфазного активного электрического фильтра.
Трехфазный активный электрический фильтр состоит из систем преобразования входной информации 1, сумматоров 2, синхронизованной с сетью системой формирования эталонного сигнала 3, широтно-импульсных модуляторов (ШИМ) 4, буферных каскадов 5, импульсных усилителей мощности 6, LC-фильтров 7, мощной нелинейной нагрузки 8.
Фильтр работает следующим образом:
Системы преобразования входной информации 1 содержат делители, необходимые для согласования низковольтных цепей сумматоров 2 и выдают напряжения, пропорциональные напряжениям в фазах питающей сети. Эти напряжения поступают на отрицательные входы сумматоров 2 и на входы синхронизованных с сетью систем формирования эталонного сигнала 3. На входе синхронизованных с сетью систем формирования эталонного сигнала 3 формируются сигналы, мгновенные значения амплитуды и фазы которых равны мгновенным значениям амплитуд и фаз основной гармоники сигнала на выходе систем преобразования входной информации 1. Сигналы с выхода синхронизованных с сетью систем формирования эталонного сигнала 3 поступает на положительные входы сумматоров 2, в результате на выходах
сумматоров 2 получаются корректирующие сигналы, пропорциональные бесконечной сумме мгновенных значений высших гармоник напряжения, имеющихся в питающей сети. С выходов сумматоров 2 корректирующие сигналы поступает на входы широтно-импульсных модуляторов (ШИМ) 4, которые преобразуют непрерывные корректирующие сигналы в дискретные сигналы. С выходов ШИМ 4 дискретные сигналы поступают на входы буферных каскадов 5, а на выходах буферных каскадов 5 вырабатываются два дискретных противофазных сигнала - дискретный сигнал положительной полярности и дискретный сигнал отрицательной полярности. Дискретные сигналы положительной и отрицательной полярности с выходов буферных каскадов 5 поступают на положительные и отрицательные входы импульсных усилителей мощности 6, а с выходов импульсных усилителей мощности 6 усиленные дискретные сигналы поступает на входы LC-фильтров 7. С выходов LC-фильтров 7 восстановленные корректирующие сигналы подаются в цепи фаз питающей сети, что ведет к компенсации высших гармоник напряжения.
Трехфазный активный электрический фильтр позволит использовать недорогие силовые модули на основе ключевых MOSFET-транзисторов, лучшие частотные свойства которых позволяют повысить тактовую частоту ШИМ, упростить выходные LC-фильтры и тем самым улучшить качество электрической энергии, путем снижения высших гармонических составляющих в контролируемых точках энергетической системы кроме того, отсутствие однокристальной ЭВМ позволит снизить массогабаритные показатели активного электрического фильтра.