Активные фильтры гармоник – статический генератор реактивной мощности (SVG) для коррекции качества электроэнергии

Активный фильтр гармоник (АФГ), также известный как статический генератор реактивной мощности (Static Var Generator, SVG), — это аналоговое или цифровое устройство, которое в реальном времени измеряет качество электроэнергии на стороне сети и подаёт компенсирующий ток для устранения любых нежелательных отклонений от стандартной частоты питания 50 или 60 Гц. Отклонения могут быть устранены полностью или частично, в зависимости от настроек и мощности фильтра.

В современных электрических сетях всё чаще встречаются нелинейные нагрузки: частотные преобразователи, источники бесперебойного питания, светодиодное освещение, офисная техника. Они генерируют гармонические искажения, которые ухудшают качество электроэнергии, вызывают перегрев оборудования, ложные срабатывания защиты и штрафы от сетевых организаций. Активные фильтры гармоник (статические генераторы SVG) — самое эффективное решение для борьбы с этими проблемами.

Как работает активный фильтр гармоник (статический генератор SVG)

Принцип действия АФГ/SVG основан на постоянном мониторинге токов и напряжений в сети. Быстродействующий цифровой сигнальный процессор (DSP) вычисляет гармонические составляющие и генерирует ток, равный по величине, но противоположный по фазе искажениям. Этот ток инжектируется обратно в сеть, компенсируя гармоники и восстанавливая синусоидальную форму напряжения.

Кроме устранения гармоник, современные статические генераторы SVG способны одновременно компенсировать реактивную мощность и балансировать нагрузку по фазам.

Основные функции активных фильтров (статических генераторов SVG)

• Фильтрация гармоник — подавление искажений от 2-й до 50-й гармоники;
• Компенсация реактивной мощности — поддержание cos φ на уровне 0,99 (функция статического генератора);
• Балансировка фаз — выравнивание токов в трёхфазных сетях;
• Устранение мерцания (flicker) — стабилизация напряжения при резкопеременных нагрузках.

Преимущества применения АФГ (статических генераторов SVG)

• Снижение потерь электроэнергии в кабелях и трансформаторах;
• Увеличение срока службы оборудования;
• Отсутствие перегрузок нейтрального провода;
• Соответствие требованиям ГОСТ 32144-2013 по качеству электроэнергии;
• Исключение штрафов за ухудшение качества электроэнергии;
• Модульное исполнение и лёгкое масштабирование.

Где применяются статические генераторы SVG (активные фильтры)

• Промышленные предприятия с большим количеством частотных приводов;
• Центры обработки данных и серверные;
• Торговые и офисные центры с мощным освещением;
• Медицинские учреждения с чувствительным оборудованием;
• Объекты с солнечными электростанциями и зарядными станциями для электромобилей.

Почему выбирают АО ПО Промавтоматика

• Подбор фильтра/генератора SVG под конкретный объект с выездом инженера;
• Поставка оборудования ведущих мировых производителей;
• Профессиональный монтаж и пусконаладка;
• Гарантийное и постгарантийное обслуживание;
• Опыт внедрения систем компенсации гармоник с 1999 года.

активные фильтры гармоник, статический генератор реактивной мощности, SVG, static var generator, коррекция качества электроэнергии, компенсация реактивной мощности, подавление гармоник

АФГ выполнен по схеме трехфазного мостового инвертора с емкостным накопителем энергии (ЕНЭ) на стороне постоянного тока со средней точкой, и Т-образным LCL - фильтром со стороны питания переменного тока. Схема показана на рисунке 2.

Мостовой инвертор выполнен на основе модулей IGBT – транзисторов с обратными диодами, рассчитанными на полный ток транзистора. IGBT-транзисторы работают одновременно в режиме инвертора и в режиме активного выпрямителя для обеспечения работы звена постоянного тока.

Емкостной накопитель энергии выполнен на основе низкоиндуктивных электролитических конденсаторов, имеет среднюю точку, которая подключается к нейтрали сети при четырехпроводном подключении активного фильтра к нелинейной нагрузке.

В силовой схеме АФГ предусмотрены:

• датчики тока для контроля фазных токов активного фильтра и нагрузки,
• коммутационная аппаратура,
• элементы принудительного воздушного охлаждения транзисторных модулей.

Активные фильтры гармоник АФГ обеспечивают:

• компенсацию токов высших гармоник от 2-го до 50-го порядка;
• генерацию в сеть заданной реактивной мощности индуктивного или ёмкостного характера;
• поддержание требуемого значения коэффициента мощности;
• компенсацию несимметрии токов источника электроэнергии.

Быстрое преобразование Фурье используется для расчета требуемого тока компенсации. Система управления активного фильтра определяет полное сопротивление сети для частоты каждой гармоники и корректирует управляющие воздействия для предотвращения резонанса.

Допустимая частота сети – от 45 Гц до 62 Гц.
Силовая цепь - трехпроводная или четырехпроводная.
Несущая частота ШИМ – 20 кГц.
Время отклика – менее 50 микросекунд.
Количество параллельно подключаемых модулей – не ограничено.

АФГ изготавливаются в металлических корпусах порошковой окраски (IP 21-54), внутри которых расположены специальные IGBT - модули(IGBT - биполярный транзистор с изолированным затвором). Эти устройства полностью собраны на основе микросхем и не содержат подвижных частей. Принцип действия активного фильтра гармоник, изготовленного на базе таких модулей, заключается в создании в сети токов, противоположным по фазе токам гармоник. Мост широтно-импульсной модуляции преобразователя на основе IGBT мгновенно реагирует на изменения в электросети и поддерживает заданный уровень подавления гармоник даже несмотря на изменения амплитудных значений спектра гармонических искажений. Благодаря технологии быстрого преобразования Фурье, активный фильтр способен подавлять гармоники до 50-го порядка выборочно либо одновременно на усмотрение пользователя, а также приводить в соответствие с ГОСТ другие параметры электроэнергии. Активные фильтры - это единственные устройства повышения качества электроэнергии, которые способны автоматически менять свои собственные характеристики при изменении параметров сети.

- АФГ можно устанавливать параллельно с конденсаторными установками при наличии фильтров гармоник; - АФГ не создает резонанс и не будет влиять на резонансные участки в энергосистеме;- Не следует путать активные фильтры гармоник АФГ и фильтровые конденсаторные установки КРМф с тиристорной коммутацией; - АФГ имеют компактные габариты по сравнению с пассивными фильтрами гармоник; - удобный интерфейс управляющего контроллера; - каждый фильтровой модуль системы способен автоматически изменять свои параметры; - Номинальный ток активного фильтра выбирается из расчета:%) где Iном. - номинальный ток сети, THDI - уровень гармоник по току в долях.

- устранение тока нейтрали; - дополнительная функция быстрой компенсации реактивной мощности; - подавление всего спектра высших гармоник - полная очистка сети; - одновременное устранение несимметрии напряжения по фазам; - компенсация просадок и скачков напряжения, уменьшение фликкер-эффекта; - устранение перегрузки силового трансформатора; - уменьшение потерь мощности; - продление ресурса оборудования в сети; - устранение ложных срабатываний устройств релейной защиты.