O que é um filtro de energia ativo

O Filtro de Potência Ativo (APF) é um novo tipo de dispositivo eletrônico de potência usado para suprimir harmônicos dinamicamente e compensar a potência reativa, que pode compensar harmônicos e mudanças de potência reativa em magnitude e frequência.

A razão pela qual o filtro ativo é chamado de ativo, como o nome sugere, é que o dispositivo precisa fornecer uma fonte de alimentação (para compensar os harmônicos do circuito principal), e sua aplicação pode superar as deficiências dos harmônicos tradicionais.

métodos de supressão e compensação de potência reativa, como filtros LC (os tradicionais só podem ser corrigidos), realizam compensação de rastreamento dinâmico e podem compensar harmônicos e potência reativa.

A teoria da potência reativa instantânea do circuito trifásico é a principal teoria básica do desenvolvimento do APF; O APF possui dois tipos: tipo paralelo e tipo série, sendo o primeiro mais utilizado; filtro ativo paralelo é principalmente para controlar a corrente

harmônicos e o filtro ativo em série servem principalmente para controlar os problemas causados ​​​​por harmônicos de tensão. Comparados aos filtros passivos, os filtros ativos têm bons efeitos de tratamento e podem filtrar principalmente harmônicos múltiplos e mais altos ao mesmo tempo, o que não causará ressonância, mas o preço é relativamente alto.

Fundamentos de filtros de potência ativos

O filtro de potência ativo é um novo tipo de equipamento especial para controle de harmônicas de potência feito de moderna tecnologia de eletrônica de potência e tecnologia de processamento de sinal digital baseada em dispositivos DSP de alta velocidade. Consiste em duas partes principais: o
circuito de operação da corrente de instrução e o circuito de geração de corrente de compensação. O circuito de operação de corrente de comando monitora a corrente na linha em tempo real, converte o sinal de corrente analógico em um sinal digital, envia-o para o
processador de sinal digital de alta velocidade (DSP) para processar o sinal, separa o harmônico do fundamental , e envia um pulso de acionamento para o circuito de geração de corrente de compensação na forma de um sinal de modulação por largura de pulso (PWM), aciona o módulo de potência IGBT ou IPM, gera uma corrente de compensação igual à amplitude da corrente harmônica da rede elétrica e oposto na polaridade, e injeta-o na rede elétrica, compensa ou cancela a corrente harmônica, e

elimina ativamente os harmônicos de potência.

Como funcionam os filtros de energia ativos

O filtro ativo consiste em usar o transformador de corrente para coletar a corrente na linha DC, após a amostragem, o sinal de corrente obtido é processado pelo algoritmo de separação harmônica para obter o sinal de referência harmônico, como o sinal de modulação, comparado com a onda triangular, para obter o sinal de comutação, use o sinal de comutação para controlar a ponte monofásica, de acordo com o princípio da tecnologia, o sinal de comutação dos braços da ponte superior e inferior é invertido e a corrente harmônica que é igual ao tamanho do sinal harmônico na linha e a direção oposta pode ser obtida, e a corrente harmônica na linha é cancelada. Esta é a parte do controle feedforward. O componente harmônico da corrente de linha atrás do ponto de acesso do filtro ativo é então realimentado como a entrada do regulador para ajustar o erro do controle feedforward:

Os principais perigos dos harmônicos:
1. Aumentar a carga das instalações de energia, reduzir o fator de potência do sistema, reduzir a capacidade efetiva e a eficiência da geração de energia, transmissão e equipamentos elétricos, e causar desperdício de equipamentos, desperdício de linha e perda de energia;
2. Causar ressonância e amplificação da corrente harmônica dos capacitores de compensação de potência reativa, resultando em danos ou falha do banco de capacitores devido a sobrecorrente ou sobretensão;
3. O motor vibra devido ao torque pulsante, o que afeta a qualidade do produto e a vida útil do motor;
4. Devido à corrente parasita e ao efeito pelicular, motores, transformadores, linhas de transmissão, etc. produzirão perda de energia adicional e superaquecimento, desperdiçarão energia elétrica e acelerarão o envelhecimento do isolamento;
5. A tensão harmônica aumenta a intensidade do campo elétrico do meio isolante na forma de ser proporcional à sua tensão de pico e reduz a vida útil do equipamento;
6. A corrente harmônica de sequência zero (múltiplas vezes de 3) fará com que a linha central do sistema trifásico de quatro fios fique sobrecarregada e produza uma corrente de circulação no enrolamento do transformador da conexão triangular, de modo que a
corrente do enrolamento excede o valor nominal, podendo até causar acidente em casos graves. 7. Os harmônicos alterarão as características de ação do relé de proteção, causarão o mau funcionamento das instalações de proteção do relé e farão com que o trabalho de dispositivos automáticos, como a proteção do relé, seja desordenado;
8. A mudança harmônica altera a taxa de variação e o valor de pico da tensão ou corrente, atrasa a extinção do arco e afeta a capacidade de interrupção do disjuntor;
9. Faça com que o instrumento de medição, especialmente o medidor de energia elétrica de indução, produza erros de medição;
10. Interferir em equipamentos eletrônicos de potência, equipamentos de controle industrial e equipamentos de comunicação próximos e afetar a operação normal do equipamento.