Динамічна поведінка системи керування силовим активним фільтром

Анотація

Гармонічні спотворення в електричних мережах є добре відомими та достатньо вивченими явищами. Силовий активний фільтр визнано ефективним засобом для задоволення вимог нормативних документів, що регулюють якість електроенергії. Незважаючи на цей факт, їхня практична реалізація досі пов’язана зі значними складностями. Зокрема, в існуючих системах для оцінювання гармонічного складу струму мережі, як правило, використовуються методи на основі швидкого перетворення Фур’є або методи на основі теорії миттєвої потужності. Проте використання швидкого перетворення Фур’є вимагає високої обчислювальної здатності системи керування з однієї сторони, а застосування теорії миттєвої потужності значно підвищує вимоги до силової частини активного фільтра. Застосування іншого підходу – селективної компенсації гармонік, дає можливість зменшити вимоги до обчислювальної потужності та значно спростити технічну реалізацію активного фільтра і при цьому досягти прийнятного рівня компенсації спотворень. В статті представлено результати розробки та дослідження системи керування силовим активним фільтром. Запропонована система керування складається із селективного спостерігача гармонік, лінеаризуючого зворотним зв’язком регулятора струмів, регулятора напруги ланки постійного струму фільтра та спостерігача напруги мережі. Спостерігач гармонік, який налаштовано відповідно до спрощеної процедури, забезпечує селективне виявлення вищих гармонік струму мережі та формує завдання на струм компенсації, яке відпрацьовується регуляторами струмів. Нелінійний регулятор напруги забезпечує асимптотичне регулювання середнього значення напруги ланки постійного струму САФ, розв’язане з процесом компенсації струмів. Адаптивний спостерігач напруги мережі надає інформацію про амплітуду, частоту обертання та положення вектора напруги мережі. Запропоновану систему керування реалізовано на цифровому сигнальному процесорі TMS320F28335 та досліджено експериментально. Результати експериментальних досліджень разом із результатами моделювання підтверджують ефективність запропонованого рішення. Розроблена система керування може бути використаною для створення силових активних фільтрів.