Активный фильтр может быть как низковольтным, так и высоковольтным. Как правило, большая часть нелинейных нагрузок установлена со стороны низкого напряжения, и для низковольтных систем характерно высокое и стабильное значение импеданса источника, поэтому настройка фильтра гармоник на низкое напряжение является лучшим вариантом. Исключением являются те случаи, где требуется фильтр на большую мощность (от 1 Мвар), здесь низковольтный фильтр потребует значительных капиталовложений и много места для его размещения. Поэтому для крупных потребителей целесообразны высоковольтные фильтры.
Активные фильтры гармоник убирают практически все искажения. Эти фильтры являются включаемыми последовательно с сетью. В них непрерывно измеряются отклонения формы тока и напряжения от требуемой, и с помощью силовых электронных преобразователей генерируется сигнал, находящийся в противофазе наблюдаемым искажениям. Поступая в питающую сеть, он компенсирует искажения и на вводе активного фильтра гармоник восстанавливается практически идеальная синусоида.
Фильтр гармоник состоит из набора конденсаторов, реакторов (дросселей) и резисторов, которые отводят токи гармоник в землю. Активный фильтр гармоник может содержать много таких элементов, каждый из которых предназначен для борьбы с гармоникой определенной частоты.
Выбор фильтра гармоник
При выборе фильтра гармоник необходимо учитывать:
- мощность нагрузки;
- гармонический состав тока нагрузки;
- коэффициент гармоник тока нейтрали;
- конфигурацию существующей или разрабатываемой системы.
Активные фильтры гармоник
Активный фильтр гармоник представляет собой подобие повышающего преобразователя. В основе активных фильтров лежит ввод в сеть с помощью силовых электронных устройств тока для компенсации гармонических искажений, вызываемых нелинейной нагрузкой. Активные фильтры гармоник чаще всего используются в сетях низкого напряжения.
Есть три вида активных фильтров гармоник, различающихся по способу подключения к сети переменного тока:
- последовательный фильтр – подключается последовательно с сетью переменного тока, что позволяет скомпенсировать гармонические искажения, вызываемые нагрузкой, присутствующие в сети переменного тока;
- параллельный фильтр – подключается параллельно к сети переменного тока, они "отводят" гармонические искажения, создаваемые нелинейной нагрузкой;
- гибридный фильтр – комбинация активного и пассивного фильтра, может иметь как последовательную, так и параллельную конфигурацию.
В дополнение к приведенной классификации можно выделить 3-проводные и 4-проводные активные фильтры гармоник:
- 3-проводные фильтры: представляют собой силовые устройства (весьма массивные), традиционно используемые в регулируемых электроприводах и других подобных устройствах, представляющих собой существенно нелинейные нагрузки;
- 4-проводные фильтры: фильтруют гармоники, кратные трем, в нейтральном проводнике. Такие фильтры используются для борьбы с гармониками, генерируемыми импульсными источниками питания и ЭВМ в коммерческом секторе.
Область применения и внедрения фильтров гармоник
Активные фильтры гармоник подходят для трехфазных, четырехпроводных систем электроснабжения, осуществляющих питание однофазных нелинейных нагрузок. Область применения фильтров гармоник весьма широка:
- приводы с регулируемой частотой вращения;
- сварочное оборудование и зарядные устройства;
- компьютерное оборудование;
- бытовая электроника.
Основные области внедрения фильтров гармоник:
- производство - типографское оборудование, станки, оборудование целлюлозно-бумажной промышленности, горнодобывающей промышленности, нефтеперерабатывающих и химических заводов, черной металлургии, производства резины и пластмассы, стекла и цемента, пищевых продуктов;
- муниципальное хозяйство - электроэнергетика, водоочистные сооружения;
- коммерция - центры обработки данных, телефония, гостиничный бизнес;
- бытовая техника - бытовая электроника, персональные компьютеры.
Активные фильтры гармоник находят применение в самом широком спектре оборудования и могут использоваться практически в любой системе.
