Jednofazowy energetyczny filtr aktywny z zasobnikiem energii do
kompensacji wahań mocy czynnej w linii zasilającej
Jednym z kluczowych problemów współczesnej energoelektroniki jest poprawa jakości energii elektrycznej, a zwłaszcza działania zmierzające do ograniczenia mocy aparatury dystrybucyjnej. Sprowadza się to m.in. do nadążnej kompensacji mocy biernej i filtracji wyższych harmonicznych prądu, generowanych przez nieliniowe odbiorniki energii elektrycznej. W przypadku odbiorników o pracy nieciągłej, w których czas pracy urządzenia w odniesieniu do czasu spoczynkowego jest relatywnie krótki, instalacja zasilająca jest projektowana dla obciążeń szczytowych. Wyposażenie równoległego filtru aktywnego w zasobnik o dużej gęstości gromadzonej energii z możliwością szybkiego jej zwrotu pozwala na ograniczenie negatywnego oddziaływania niespokojnych odbiorników na linię zasilającą. Ponadto, rozwiązanie to umożliwia uzyskanie przepływu prądu współfazowego z napięciem oraz ograniczenie zawartości harmonicznych prądu. Rozbudowując algorytm sterowania filtru aktywnego o funkcję pozwalającą na zwrot energii z zasobnika do niespokojnego odbiornika w czasie jego pracy i uzupełnienie energii magazynu, gdy odbiornik ten nie pracuje, umożliwia uzyskanie przepływu przez linię zasilającą prądu o stosunkowo małej oraz prawie stałej wartości. Rezultaty badań analitycznych i symulacyjnych zostały potwierdzone na specjalnie w tym celu zaprojektowanym i zbudowanym stanowisku laboratoryjnym jednofazowego filtru aktywnego, wraz z dodatkowym zasobnikiem energii.
One of the key issues of modem power electronics is the improvement of the electrical energy quality. Hence, the ever increasing interest in its quality, especially relating to the transfer system limitations. This is largely determined by the follow-up reactive power compensation and filtering of the higher current harmonics generated by non-linear electrical energy loads. In the case of intermittent operation, where the operating time of a device in relation to the idle time is relatively short, the feeding system is dimensioned for the peak loads. The solution of the issue at hand is the employment of a single-phase active power filter connected to an energy storage whose control algorithm will enable the active power fluctuations suppression in the feeder line. In such case line current can be sinusoidal and in phase with the supply voltage. Furthermore, the developed method of active power surges compensation enables a flexible approach to requirements concerning the rated power at the point at which the periodically operating loads with a high peak current value are connected. The outcomes of the analytical and computational studies were confirmed by experimental results obtained on the purpose-built laboratory model of the one phase active power filter with energy storage.
