Фильтрация неканонических гармоник в системах электроснабжения при помощи силовых активных фильтров

Abstract

Непрерывный рост установленной мощности потребителей с резкопеременной, несим-метричной и нелинейной нагрузкой приводит к значительному искажению формы кривых тока и напря-жения и увеличению неактивных составляющих полной мощности. Тенденция развития силовых полу-проводниковых преобразователей такова, что доля высших гармоник тока и напряжения будет непре-рывно увеличиваться. В амплитудных спектрах первичных токов преобразователей содержатся как ка-нонические гармоники (n=5,7,11,13,17,19...), так и неканонические или анормальные гармоники (n=2,3,4,6,8...). Основной причиной появления анормальных гармоник является асимметрия импульсов управления, свойственная всем системам управления. Нелинейность вольт-амперной характеристики дуги приводит к генерации электропечами токов высших гармоник. В токах дуговых электропечей со-держатся также анормальные 2,3,4,6-я гармоники, причем их доля может быть весьма значительной. Ос-новными причинами появления анормальных гармоник являются непрерывное изменение условий горе-ния дуг печи и неполное выравнивание сопротивлений. Высшие гармоники в системах электроснабжения предприятий нежелательны по ряду причин: по-являются дополнительные потери в электрических машинах, трансформаторах и сетях; затрудняется компенсация реактивной мощности с помощью батарей конденсаторов; сокращается срок службы изоля-ции электрических машин и аппаратов; ухудшается работа устройств автоматики, телемеханики и связи. Наиболее ощутимое влияние высшие гармонии оказывают на работу батарей конденсаторов. Конденса-торы, работающие при несинусоидальном напряжении, в ряде случаев быстро выходят из строя в резуль-тате вспучиваний и взрывов. Традиционные компенсирующие устройства, обладающие известными недостатками [1,2] (низким быстродействием и точностью воспроизведения управляющих воздействий), не позволяют быстро и точ-но разгрузить питающую сеть от неактивных составляющих полной мощности. При широком и изме-няющемся спектре гармоник и резкопеременной нагрузке их применение становится неэффективным.