Сибирский федеральный университет

Тип публикации: статья из журнала

Год издания: 2020

Идентификатор DOI: 10.30724/1998-9903-2020-22-6-3-15

Ключевые слова: power factor, harmonics, multipulse nonlinear loads, broadband passive filters, коэффициент мощности, гармоники, многопульсные нелинейные нагрузки, широкополосные пассивные фильтры

Аннотация: ЦЕЛЬ. Многофазные (многопульсные) выпрямители являются одной из основных нелинейных нагрузок в системах электроснабжения промышленных предприятий. Преимуществом многофазных схем является меньший уровень низкочастотных гармоник тока на стороне переменного напряжения. В реальных условиях токи многофазных выпрямителей имеют широкий спектр, включающий как характеристические, так и нехарактеристические гармоники. Это отрицательно сказывается на качестве электроэнергии. МЕТОДЫ. Традиционным средством компенсации реактивной мощности в сетях промышленных потребителей являются конденсаторные установки. Однако включение конденсаторов приводит к образованию параллельных резонансных контуров с индуктивностью сети. Это может вызвать резонансное усиление отдельных гармоник, генерируемых нелинейной нагрузкой. РЕЗУЛЬТАТЫ. В статье рассмотрены устройства параллельной емкостной компенсации для систем электроснабжения, питающих многофазные нелинейные нагрузки, в форме параллельного соединения широкополосных пассивных фильтров лестничной структуры. Они обеспечивают не только компенсацию реактивной мощности, но и коррекцию частотных характеристик сети для демпфирования резонансных режимов. Рассмотрен аналитический метод расчета предложенных широкополосных фильтров, основанный на денормировании фильтрапрототипа по частоте и реактивной мощности . Метод позволяет варьировать уровень ослабления отдельных гармоник, передаваемых во внешнюю сеть, за счет распределения мощности компенсирующего устройства между звеньями. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Сравнительный анализ различных конфигураций показал, что предложенные ФКУ на основе широкополосных фильтров позволяют компенсировать реактивную мощность на частоте основной гармоники, а также снизить уровень гармоник, создаваемых многофазными нелинейными нагрузками, до значений, определяемых ГОСТ 32144 -2013. Предложенные в статье фильтры обеспечивают эффективное подавление как характеристических, так и нехарактеристических гармонических составляющих, а также имеют меньшие потери мощности на частоте основной гармоники по сравнению с известными решениями. THE PURPOSE. Mutipulse rectifiers are widely used as a nonlinear loads in industrial distribution systems. The advantage of mutipulse rectifiers is low harmonic emission and high power factor. However input currents of mutipulse rectifiers have a wide spectrum including characteristic and noncharacteristic harmonics. This has a negative impact on the power quality. Shunt capacitors are the simplest form of reactive power compensation in industrial power distribution systems. However power systems with nonlinear loads suffer from severe harmonic distortion due to the parallel resonance between capacitors and system inductance. Special compensating devices for reactive power compensation and correction of power system frequency response for resonances damping are necessary. METHODS. In this paper shunt compensating devices for power delivery systems with multipulse nonlinear loads are considered. Proposed devices are composed of 3-5 order parallel connected passive broadband filters. They provide power factor correction, voltage and current harmonics mitigation and resonance modes damping. A general broadband filter design procedure based on frequency and reactive power scaling of normalized filter parameters is developed. RESULTS. Characteristics of different compensating devices configurations using broadband passive filters are discussed. It is shown that broadband filtering devices enable compensation of fundamental frequency reactive power as well as mitigation of voltage harmonic level to values determined by Russian and international standards. Proposed devices have lower fundamental power losses in c omparing with known solutions. CONCLUSION. Proposed analytical design method is applicable to broadband filters of different orders.

Журнал: Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики

Выпуск журнала: Т. 22, № 6

Номера страниц: 3-15

ISSN журнала: 19989903

Место издания: Казань

Издатель: Казанский государственный энергетический университет

• Егоров Д.Э. (Сибирский федеральный университет)
• Довгун В.П. (Сибирский федеральный университет)
• Боярская Н.П. (Красноярский государственный аграрный университет)
• Ян А.В. (Сибирский федеральный университет)
• Слюсарев А.С. (Сибирский федеральный университет)

• РИНЦ (eLIBRARY.RU)
• Список ВАК