非正弦波電圧を低減する方法

多くの電力消費者は、印加電圧に対する消費電流の非線形依存性を持っており、そのため、ネットワークから非正弦波電流を消費します。システムからネットワークの要素を通って流れるこの電流は、非正弦波の原因となります。 - 正弦波電圧降下が発生し、印加電圧が「重畳」され、歪みが発生します。正弦波電圧歪みは、電源から非線形電気受信機までのすべてのノードで発生します。

高調波歪みの原因は次のとおりです。

• 鉄鋼生産用アーク炉、

• バルブコンバーター,

• 非線形のボルトアンペア特性を持つ変圧器、

• 周波数変換器、

• 誘導炉、

• 回転電気機械、

• バルブコンバーターを搭載し、

• テレビ受信機、

• 蛍光灯、

• 水銀灯。

最後の 3 つのグループは、個々の受信機の高調波歪みが低いことを特徴としていますが、それらの多数は、高電圧ネットワークでもかなりのレベルの高調波を決定します。

以下も参照してください。 電気ネットワークにおける高調波の発生源 と 最新の電力システムで高調波が発生する理由

非正弦波電圧を低減する方法は、次の 3 つのグループに分類できます。

a) チェーンソリューション: 別個のバスシステム上での非線形負荷の分散、電気モーターを並列に接続した SES の異なるユニットでの負荷の分散、位相増倍方式に従ったコンバータのグループ化、コンバータの接続高電力システムへの負荷、

b) フィルタリングデバイスの使用、狭帯域共振フィルタの負荷と並列に含める、フィルタ補償デバイス (FCD) を含める。

c) 高調波の発生レベルの低減を特徴とする特別な装置の使用、「不飽和」変圧器の使用、エネルギー特性が改善された多相コンバータの使用。

発達 パワーエレクトロニクスの要素基盤 そして、高周波変調の新しい方法により、1970 年代に新しいクラスのデバイスが作成されました。 電気の品質を向上させる – アクティブ フィルター (AF)... すぐにアクティブ フィルターの直列と並列、および電流源と電圧源への分類が生じ、4 つの主要回路につながりました。

4 つの構造（図 1.6）のそれぞれによって、動作周波数でのフィルタ回路、つまりコンバータ内のスイッチとスイッチ自体のタイプ（双方向スイッチまたは一方向スイッチ）が決まります。電流源として機能するコンバータ内のエネルギー貯蔵デバイスとして使用されます（図1.a、d）。 インダクタンス、電圧源として機能するコンバータでは（図1.b、c）、静電容量が使用されます。

図1。アクティブ フィルタの主なタイプは次のとおりです。 a — 並列電流源。 b — 並列電圧源。 c — 直列電圧源。 d — 直列電流源

周波数 w におけるフィルター Z の抵抗は次の値に等しいことが知られています。

周波数 w で ХL = ХC または wL = (1 / wC) の場合、 電圧共振これは、周波数 w の高調波および電圧成分に対するフィルタの抵抗がゼロに等しいことを意味します。この場合、周波数 w の高調波成分はフィルタによって吸収され、ネットワークに侵入しません。共振フィルターの設計原理はこの現象に基づいています。

非線形負荷を持つネットワークでは、原則として、次数が ν 3、5、7、である正準級数の高調波が発生します。 … ..

図2. 電力共振フィルタの等価回路

XLν = ХL、ХCv = (XC / ν) (XL と Xc は基本周波数におけるリアクトルとコンデンサ バンクの抵抗) を考慮すると、次のようになります。

高調波のフィルタリングに加えて、 無効電力、ネットワークの電力損失と電圧を補償するものは、補償フィルター (PKU) と呼ばれます。

デバイスが高調波のフィルタリングに加えて、電圧バランスの機能を実行する場合、そのようなデバイスはフィルタバランシング (FSU) と呼ばれます... 構造的には、FSU はネットワークの線間電圧に接続された非対称フィルタです。 FSU フィルタ回路が接続される線間電圧の選択、およびフィルタ位相に含まれるコンデンサの電力比は、電圧バランス条件によって決まります。

上記のことから、PKU や FSU などのデバイスは複数のデバイスで同時に動作することがわかります。 電力品質インジケーター (非正弦波、非対称、電圧偏差)。このような電気エネルギーの品質を向上させるための装置は、多機能最適化装置（MOU）と呼ばれます。

このような装置の開発の便宜は、次のような種類の負荷が突然変化するという事実によって生じました。 アーク鋼炉 多くのインジケーターに同時に電圧歪みを引き起こします。 MOU の利用は、電気の品質を確保するという問題を包括的に解決する機会を提供します。複数のインジケーターを同時に実行します。

このようなデバイスのカテゴリには、高速静的無効電源 (IRM) が含まれます。

無効電力の調整原理に従って、IRM は 2 つのグループに分類できます。直接補償の高速静的無効電源、間接補償の高速静的無効電源です。IRM の構造を図 3 に示します。 、a、b、それぞれ。このようなデバイスは応答速度が速いため、電圧変動を小さくすることができます。段階的な調整とフィルターの存在により、高調波レベルのバランスがとれ、低減されます。

図では。図 3 では、「制御された」無効電力源が次の手段によって切り替えられる直接補償回路が示されています。 サイリスタ コンデンサーバンク。バッテリーにはいくつかのセクションがあり、生成される無効電力を個別に変更できます。図では。図３ｂに示すように、ＩＲＭ出力は反応器を調整することによって変化する。この制御方法では、フィルタで発生した余剰無効電力をリアクトルが消費します。したがって、この方法は間接補償と呼ばれます。

図 3. 直接 (a) および間接 (b) 補償を備えた多機能 IRM のブロック図

間接補償には 2 つの主な欠点があります。1 つは過剰な電力を吸収することで追加の損失が発生すること、もう 1 つは弁制御角度を使用して原子炉出力を変更することにより高調波がさらに発生することです。