HU202338B - Active filter for filtering upper harmonics generated by a nonlinear consumer coupled on power network - Google Patents
Active filter for filtering upper harmonics generated by a nonlinear consumer coupled on power network Download PDFInfo
- Publication number
- HU202338B HU202338B HU88174A HU17488A HU202338B HU 202338 B HU202338 B HU 202338B HU 88174 A HU88174 A HU 88174A HU 17488 A HU17488 A HU 17488A HU 202338 B HU202338 B HU 202338B
- Authority
- HU
- Hungary
- Prior art keywords
- harmonic
- output
- current
- filtered
- input
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/01—Arrangements for reducing harmonics or ripples
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/12—Arrangements for reducing harmonics from ac input or output
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/40—Arrangements for reducing harmonics
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
Description
A találmány tárgya aktív szűrőberendezés erősáramú hálózatra csatolt nemlineáris fogyasztó által keltett felharmonikusok szűrésére, amely nemlineáris fogyasztóra kapcsolódó szűrendő gyűjtősínbe szabályozó rendszeren keresztül előre meghatározott frekvenciájú felharmonikusokat tápláló harmonikus forrást, a szűrendő gyűjtősínre csatlakoztatott ellenőrző rendszert, csatoló kondenzátort, aluláteresztő szűrőt és erősáramú hálózat alapfrekvenciájára hangolt soros rezgőkört tartalmaz. A találmány szerinti aktív felharmonikus szűrőberendezés alkalmas az erősáramú hálózatok felharmonikus szennyezését okozó nemlineáris fogyasztók által keltett felharmonikus áramok szűrésére és az alapharmonikussal jellemzett meddő teljesítmény kompenzálására.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to an active filtering apparatus for filtering harmonics generated by a non-linear consumer connected to a power network, a harmonic source supplying a harmonic source for a predetermined frequency via a non-linear contains a vibrating circuit. The active harmonic filter device of the present invention is capable of filtering harmonic currents generated by non-linear consumers causing harmonic contamination of power networks and of compensating for reactive power characterized by a basic harmonic.
A felharmonikus áram szűrésére iparilag elterjedt megoldás jelenleg az, hogy egy-egy, a szűrendő frekvenciára hangolt soros passzív R-L-C rezgőköröket alkalmaznak, amelyek a nemlineáris fogyasztó kimenetén, azzal párhuzamosan vannak bekötve, így a felharmonikus árampályák részére kis impedanciájú söntutat képeznek, amivel a mögöttes hálózatot a felharmonikus áramtól részben tehermentesítik. A nemlineáris fogyasztók részéről induktív meddő teljesítményre jelentkező igényt ezek a passzív hangolt szűrők a tervezett mértékben kompenzálják, hiszen alapharmonikus frekvencián kapacitív meddő teljesítményt fogyasztanak.Currently, the industry-wide solution for filtering harmonics is to use serial passive RLC circuits tuned to the frequency to be filtered, which are connected in parallel to the output of the non-linear consumer, thus providing a low impedance shunt for the harmonic paths. partially relieved of harmonic current. The demand for non-linear consumers for inductive reactive power is compensated by these passive tuned filters to the intended extent by consuming capacitive reactive power at basic frequency.
Gyorsan változó amplitúdójú felharmonikus áramok (például hengersori hajtások egyenirányítói által termelt felharmonikus áramok esetében) a passzív szűrők szűrési hatékonysága romlik. Ilyenkor szokásos megoldás a szélessávú passzív szűrők beépítése, ami viszont a szűrési veszteségeket növeli a keskenysávú szűrőkhöz képest.Rapidly varying amplitude harmonics (for example, harmonic currents produced by rectifiers of a roll drive) have a negative effect on the filtering efficiency of passive filters. In this case, the usual solution is to install broadband passive filters, which in turn increases the filtering losses compared to narrowband filters.
Passzív szűrőkkel gyakorlatilag megoldhatatlan a változó frekvenciájú felharmonikus áramok (például aszinkron kaszkád hajtások állórészei által keltett felharmonikusok) szűrése. A passzív szűrők alkalmazásával kapcsolatos további probléma, hogy a szűrők impedanciája a táphálózati impedanciával párhuzamos rezonáns rezgőköröket képez, amelyek kiemelik azokat a nem karakterisztikus rendszámú haimonikusokat, amelyekre nincs hangolt passzív szűrő beépítve. Ilyen módon a szűrés ellenére nagy feszültségtorzulás jöhet létre a nem szűrt, de az áramban meglévő, kisebb amplitúdójú nem karakterisztikus rendszámokon.With passive filters, it is virtually impossible to filter variable frequency harmonics (such as those produced by stator motors of asynchronous cascade drives). A further problem with the application of passive filters is that the impedance of the filters forms resonant circuits parallel to the mains impedance, which highlight non-characteristic numbered chimneys that do not have a tuned passive filter. In this way, in spite of filtering, large voltage distortions can occur on non-filtered but less current amplitude non-characteristic license plates.
A passzív szűrők alkalmazásakor számítani kell arra, hogy ezek a hálózat meglévő felharmonikus torzítását részben magukra veszik, ezért a szűrőket túl kell méretezni ahhoz képest, mintha csak a saját szűrendő nemlineáris fogyasztójának felharmonikus áramaira méreteznék.When applying passive filters, it is expected that they will partially absorb the existing harmonic distortion of the network, so that the filters need to be oversized as if they were only scaled to the harmonic currents of their non-linear consumer to be filtered.
Ismeretesek olyan megoldások, amelyek a fogyasztó által keltett felharmonikusokat áraminjektálással csökkentik. Az ezeket a megoldásokat megvalósító berendezéseket a szakirodalom az aktív szűrőknek nevezi.Solutions are known that reduce the harmonics produced by the consumer by current injection. Equipment that implements these solutions is referred to in the literature as active filters.
Egyedi, tehát egy-egy nemlineáris fogyasztó felharmonikus áramtartalmának csökkentésére szolgáló módszert alkalmaz Ametani (Proc. IEE., Vol. 119, No. 7, July 1972. pp. 857-864), amikor harmadik felharmonikus áram injektálását javasolja egyenirányító transzformátoron keresztül, valamint Baird (Proc. IEE., Vol. 116, No. 10, pp. 1730-1734) az egyenáram hullámosságának az egyenirányító transzformátorba injektálásával. Ezek a módszerek azonban nem szüntetik meg a hálózati áram felharmonikus tartalmát, csak csökken2 tik, továbbá nem biztosítják az alapharmonikus frekvenciájú meddő teljesítmény kompenzációját. Megvalósításukhoz ezen túlmenően speciális gyártású egyenirányító transzformátorokra van szükség. Az említett hátrányok miatt ezek a módszerek alig teijedtek el.Ametani (Proc. IEE, Vol. 119, No. 7, July 1972, pp. 857-864) uses a method to reduce the harmonic current of a nonlinear consumer by suggesting the injection of a third harmonic current through a rectifier transformer, and Baird (Proc. IEE., Vol. 116, No. 10, pp. 1730-1734) by injecting a DC wave into a rectifier transformer. However, these methods do not eliminate the harmonic content of the mains current, they only reduce it2 and do not provide compensation for the power at the basic frequency. In addition, they require special-purpose rectifier transformers. Because of these disadvantages, these methods are hardly understood.
A váltakozó áramú oldali harmonikus áramokat hasznosítja a Sasaki-féle fluxuskompenzációs módszer (PAS, Vol. 90, pp. 2009-2019, No. 5., Sept/ökt. 1971). A felharmonikusok szűréséhez ebben a megoldásban speciális négytekercses transzformátort alkalmaznak, amelynek szekunder tekercse a nemlineáris fogyasztót táplálja, míg két további tekercs a felharmonikus áram injektálásához és az alapperiódusnak a felharmonikus áramgenerátorról történő leválasztásához szükséges. A módszer csak nehezen terjed, szélesebb körű alkalmazását egyrészt a különleges igényt jelentő, négytekercses transzformátor létrehozásának szükségessége, másrészt az alacsony hatásfok gátolja. A különleges transzformátor miatt a nemlineáris fogyasztónál utólagosan üzembe helyezett felharmonikus szűrés gazdaságtalan, mivel ehhez a már létező transzformátort cserélni kellene, a felharmonikus áramokat előállító hangfrekvenciás erősítőnek pedig egyrészt rossz a hatásfoka, másrészt kedvezőtlen, hogy az injektált látszólagos harmonikus teljesítménynek megfelelő, a hatásfok arányában növelt hatásos teljesítményt veszi fel a hálózatból.AC-side harmonic currents are utilized by the Sasaki Flux Compensation Method (PAS, Vol. 90, pp. 2009-2019, No. 5, Sept / ec. 1971). To filter the harmonics, this solution employs a special four-winding transformer, the secondary winding of which supplies the non-linear consumer, while two additional windings are needed to inject the harmonic current and to isolate the basic period from the harmonic current generator. The method is difficult to spread and its wider application is hampered both by the need to create a special demanding 4-coil transformer and by the low efficiency. Due to the special transformer, the postharmonic filtering applied to the non-linear consumer is uneconomical, since this would require replacement of the existing transformer, and the efficiency of the frequency amplifier producing the harmonic currents is not only good, but it is unfavorable get powerful performance from the network.
Meglévő passzív szűrőhöz csatlakozó, a szűrővel megegyező rendszámú harmonikus áram injektálással szűr a Mohán által ismertetett módszer (IEEE PES, Winter Meeting, New York, N.Y., Jan. 30 - Febr. 4„ 1977, A77026-8). Az injektálás a szűrőn keresztül történik. A megoldandó feladat ebben az elrendezésben a passzív szűrő elhangolódása miatt a szűrési tényezőben bekövetkező romlás kompenzálása. A harmonikus áram injektálási hatékonyságának javítása érdekében a már meglévő szűrő és a föld közé az injektálásra jellemző rendszámra hangolt párhuzamos rezgőkört iktatnak be. Az elrendezésben háromfázisú harmonikus áramgenerátor a meglévő szűrő és a párhuzamos rezgőkör közös pontjához csatlakozik, így a meglévő szűrő csatolja a harmonikus áramgenerátort a hálózatra. Ennél a megoldásnál a nemlineáris fogyasztóra kapcsolódó szűrendő gyűjtősínbe szabályozó rendszeren keresztül előre meghatározott frekvenciájú felharmonikusokat tápláló áramgenerátort, mint harmonikus forrást, a szűrendő gyújtősínre csatlakoztatott ellenőrző rendszert, csatoló kondenzátort, továbbá aluláteresztő szűrőt és erősáramú hálózat alapfrekvenciájára hangolt soros rezgőkört alkalmaznak.Connected to an existing passive filter, the harmonic current injection of the same serial number as the filter is filtered by Mohan (IEEE PES, Winter Meeting, New York, N.Y., Jan. 30-Feb. 4, 1977, A77026-8). Injection is through the filter. The problem to be solved in this arrangement is to compensate for the deterioration of the filtering factor due to the tuning of the passive filter. In order to improve the injection efficiency of the harmonic current, a parallel oscillating circuit tuned to the injection number plate is inserted between the existing filter and the ground. In the arrangement, the three-phase harmonic current generator is connected to the common point of the existing filter and the parallel oscillator circuit, so that the existing filter couples the harmonic current generator to the network. In this solution, the current generator, which feeds harmonics to a predetermined frequency, is connected to the filter busbar connected to the nonlinear consumer as a harmonic source, a control system connected to the spark filter to be filtered, a coupling capacitor and a low-frequency line.
Az ismertetett Mohan-féle módszer hátránya, hogy foganatosítása passzív szűrőket, valamint harmonikusonként külön felharmonikus áramgenerátort és külön szabályozókat igényel. Csak akkor célszerű alkalmazni, ha a már meglévő passzív szűrés átalakítása jobb hatékonyságú rendszerré költségesebb, mint a kiegészítő aktív szűrés. Az említetteken túl hátránya, hogy a hálózati rezonanciát, valamint a passzív szűrő felhasználásával járó egyéb problémákat (például az idegen harmonikus áramokkal való terhelést, a változó amplitúdójú harmonikusok szűrésekor fellépő belengéseket) nem szünteti meg.A disadvantage of the described Mohan method is that its implementation requires passive filters, as well as a separate harmonic current generator and separate regulators. It should only be used if upgrading an existing passive filtering system to a more efficient system is more costly than additional active filtering. In addition to the above, it has the disadvantage that it does not eliminate network resonance, as well as other problems associated with the use of a passive filter (such as loads on foreign harmonics, oscillations when filtering harmonics of variable amplitude).
Jelen találmány feladata olyan aktív szűrőberendezés kialakítása, amely a nemlineáris fogyasztó(k)tól áramkörileg független elrendezésként hozható létre, továbbá, és ez gazdaságossági okokból igen előnyös, aIt is an object of the present invention to provide an active filtering device which can be designed as a circuit independent arrangement of the non-linear consumer (s), and which is very advantageous for reasons of economy.
HU 202 338 Β felharmonikus szűrés mellett alapharmonikus frekvencián kapacitív meddő teljesítményt fogyaszt, és amelynél nem kell tartani hálózati rezonanciától. Feladatunk továbbá olyan aktív szűrőberendezés létrehozása, amely a nemlineáris fogyasztóktól különválasztva, szükség szerint több nemlineáris fogyasztó párhuzamos szűrésére alkalmas kivitelben is telepíthető, mégpedig a nemlineáris fogyasztók üzembehelyezését követően, azoktól függetlenül.EN 202 338 Β consumes capacitive reactive power at basic harmonic frequency and does not need to be resolved at mains resonance. It is also our task to provide an active filtering device that can be deployed separately from nonlinear consumers, if necessary, in a design for parallel filtering of a plurality of nonlinear consumers, independently of the introduction of the nonlinear consumer.
Felismerésünk szerint a nemlineáris fogyasztó által a hálózatba injektált felharmonikus árammal azonos apmlitúdójú ellenfázisú áramot kell a hálózatba juttatni. Ez esetben ugyanis a szűrés mellett a nemlineáris fogyasztó induktív meddő teljesítményét részben, vagy egészben kompenzálni tudjuk. Ugyancsak felismerésünk szerint célszerűen egyetlen harmonikus forrást alkalmazunk az eredő szűrendő harmonikus áramok előállítására, és a berendezést az erősáramú hálózattal úgy csatlakoztatjuk, hogy az alapharmonikus frekvencián kapacitív meddő teljesítményt fogyaszt, tehát (legalább részben) kompenzálja a szűrendő nemlineáris fogyasztóik) által felvett induktív meddő teljesítményt.We have discovered that a non-linear consumer has to supply a counter-phase current of the same amperage as the harmonic current injected into the network. In this case, in addition to filtering, the inductive output of the nonlinear consumer can be partially or fully compensated. It has also been found to be advantageous to use a single harmonic source to produce the resulting harmonic currents to be filtered, and to connect the apparatus to the power network such that it consumes capacitive reactive power at the fundamental frequency, thus compensating (at least partially) its inductive reactive power.
A kitűzött feladat megoldásaként erősáramú hálózatra csatolt nemlineáris fogyasztó átal keltett felharmonikusok szűrésére alkalmas olyan aktív szűrőberendezést dolgoztunk ki, amely nemlineáris fogyasztóra csatlakoztatott szűrendő gyűjtősínbe szabályozó rendszeren keresztül előre meghatározott frekvenciájú felharmonikusokat betápláló harmonikus forrást, a szűrendő gyűjtősínre kapcsolódó ellenőrző rendszert, csatoló kondenzátort, aluláteresztő szűrőt, továbbá az erősáramú hálózat alapfrekvenciájára hangolt soros rezgőkört tartalmaz, ahol a találmány szerint a szűrendő gyűjtősínbe az ellenőrző rendszerrel kapcsolódó, szűrt felharmonikus áramot követő első áramváltó és a szabályozó rendszerrel csatlakozó, a nemlineáris fogyasztó felharmonikus áramát mérő második áramváltó van beiktatva, az ellenőrző rendszer kimenete a szabályozó rendszer bemenetére van vezetve, a harmonikus forrás kimenete az aluláteresztő szűrő bemenetére csatlakozik, továbbá az aluláteresztő szűrő és a soros rezgőkör soros tagot alkot, közös pontjukra a csatoló kondenzátor egyik sarka van kötve, míg a csatoló kondenzátor másik sarka az erősáramú hálózat szűrendő gyűjtősínének az első és a második áramváltó primer kapcsai közötti szakaszára van csatlakoztatva.In order to solve this problem, we have developed an active filtering device for filtering non-linear consumer connected to a high-voltage network, which harmonically feeds a predetermined frequency, further comprising a serial current oscillator tuned to the base frequency of the power network, wherein a first current transformer connected to the control system, followed by a filtered harmonic current, and a second current transformer connected to the control system measuring the harmonic current of the nonlinear is directed to the input of the control system, the harmonic source output it is connected to the input of the low-pass filter and further forms a serial member of the low-pass filter and the serial oscillator, connected at one point to one corner of the coupling capacitor and to the other corner of the coupling capacitor to the primary terminals of the is connected.
A találmány szerinti aktív szűrőberendezés aluláteresztő szülője célszerűen a harmonikus forrás egyik kimenő kapcsa és soros rezgőkör egyik sarkát alkotó közös pont közé beiktatott három sorosan elrendezett induktív taggal van kialakítva, ahol az induktív tagok egymáshoz való kapcsolódási pontjaira egy-egy kapacitív tag egyik sarka van csatlakoztatva, míg a kapacitív tagok másik sarka egyrészt a harmonikus forrás másik kimenő kapcsára, másrészt a soros rezgőkör másik sarkára van kötve. Igen előnyös, ha az aluláteresztő szűrőben legalább egy kapacitív tag egymással sorosan kapcsolt párhuzamos és/vagy legalább egy induktív tag egymással párhuzamosan kapcsolt soros rezgőkörökből van kialakítva, ahol a rezgőkörök a szűrendő frekvenciákra vannak hangolva.The low passage parent of the active filtering device of the present invention is preferably formed by three serially arranged inductive members inserted between a common point forming an output terminal of a harmonic source and a corner of a serial oscillating circuit, wherein one corner of a capacitive member is connected to each other. while the other corner of the capacitive members is connected to the other output terminal of the harmonic source on the one hand and to the other corner of the serial oscillator circuit on the other. It is very advantageous if the low pass filter has at least one capacitive member in series connected in parallel and / or at least one inductive member in parallel connected series oscillation circuits, wherein the oscillation circuits are tuned to the frequencies to be filtered.
Ugyancsak előnyös, ha a találmány szerint kialakított aktív szűrőberendezés harmonikus forrásában egyik bemenetén a szabályozó rendszer által előállított vezérlő feszültséget fogadó összegző integrátor van elrendezve, ennek kimenete a komparátoron keresztül első jelfordító erősítő bemenetére, másik bemenete második jelfordító erősítő kimenetére van kapcsolva, ahol az első jelfordító erősítő bemenete élvezérelt első monostabil multivibrátor, a második jelfordító erősítő kimenete élvezérelt második monostabil multivibrátor bemenetére van csatlakoztatva, és az élvezérelt első és második monostabil multivibrátor kimenete tirisztoros inverter vezérlő bemeneti pontjaira van csatolva, ahol a tirisztoros inverter kimeneti pontja az aluláteresztő szűrőre van vezetve.It is also advantageous for the harmonic source of the active filtering device according to the invention to have at one of its inputs a control voltage summing integrator generated by the control system, its output being connected via a comparator to a first encoder amplifier input and another input to a second encoder amplifier output the input of an amplifier is a first monostable multivibrator, the output of a second encoder is connected to an input of a second monostable multivibrator, and the output of a first and second monostable multivibrator is connected to the control input terminals of a thyristor inverter, wherein the thyristor inverter is output.
A javasolt aktív szűrőberendezésben igen célszerű, ha a szabályozó rendszer bemenetén alapharmonikus lyukszűrő kimenetén összegző erősítő van elrendezve, amelyek között egy-egy bemenetével az alapharmonikus lyukszűiő kimenetére, kimenetével az összegző erősítő bemenetére csatlakozóan egymással párhuzamosán kötött amplitúdó és fázisvezérlő áramkör van beiktatva, amelyekben előnyösen a bemeneten sávszűrő van elrendezve, és ez utóbbi egyrészt 90 ’-os fázisfordítót és amplitúdószabályozót tartalmazó soros tagon, másrészt további amplitúdószabályozón át egyegy kimenetre van vezetve.In the proposed active filtering device, it is highly desirable to have a totalizing amplifier arranged at the input of the control system at the output of a standard harmonic filter, having one input connected to the output of a basic harmonic filter, one output connected to the input of a totalizing amplifier, an input is provided with a bandpass filter which is led to a single output via a serial member containing a 90 'phase inverter and an amplitude controller on the one hand and an additional amplitude controller on the other.
Az amplitúdószabályozó egyik különösen célszerű kiviteli alakjában a bemenet egyrészt közvetlenül potenciométer egyik, másrészt jelfordító erősítőn keresztül a potenciométer másik sarkára van csatlakoztatva, és a potenciométer középső kivezetése az amplitúdószabályozó kimenetére van vezetve. Ugyancsak igen előnyös, ha a bemenet digitális szorzón és ellenálláson keresztül az amplitúdószabályozó kimenetére van vezetve, míg a digitális szorzó digitális tárolón keresztül az amplitúdószabályozó vezérlő bemenetével van öszszekötve.In a particularly preferred embodiment of the amplitude controller, the input is connected directly to one corner of the potentiometer via a potentiometer on the one hand and to a signal amplifier on the other, and the center terminal of the potentiometer is directed to the output of the amplifier. It is also very advantageous that the input is connected to the amplitude controller output via a digital multiplier and a resistor, while the digital multiplier is connected to the amplifier controller input via a digital storage.
A találmány lényege tehát, hogy a harmonikus forrás - amely például változtatható impulzusszélességű vivőfrekvenciás kényszerkommutációs tirisztoros inverter - egy, a szűrendő hálózatra kötött csatoló kondenzátor, valamint az alapharmonikus frekvenciára hangolt soros rezgőkör közös pontjára csatlakozik egy aluláteresztő szűrőn keresztül, amely aluláteresztő szűrő biztosítja, hogy a szűrendő hálózatra ne jusson zavaró mértékű vivőfrekvenciás áram és a szűrendő harmonikus frekvenciájú áramok csillapítása minimális mértékű legyen.The object of the present invention is that a harmonic source, e.g. the network to be filtered should not be subjected to interfering carrier frequency current and the attenuation of harmonic frequency currents to be filtered should be minimal.
A szabályozó rendszer a nemlineáris fogyasztó(k) áramából kiválasztja a szűrendő harmonikus áramokat és úgy változtatja a harmonikus forrás impulzusszélességét, hogy a hálózatba a csatoló kondenzátoron keresztül injektált felharmonikus áramok ellenfázisúak és azonos amplitúdójúak legyenek a nemlineáris fogyasztóik) szűrendő rendszámú felharmonikus áramaival.The control system selects the harmonic currents to be filtered from the current of the nonlinear consumer (s) and changes the pulse width of the harmonic source so that the harmonic currents injected into the network through the coupling capacitor are counterphase and have the same amplitude as their nonlinear consumers.
A táphálózati impedancia és a hálózati frekvencia változása megváltoztathatja a leírt nyílt hurkú szabályozás átviteli tényezőjét, ezért a hálózati áram harmonikus tartalmát egy áramérzékelő ellenőrzi és a szabályozó rendszer paramétereit olyan módon változtatja meg, hogy a táphálózati áramban a szűrendő harmonikus áramok rendszámonként minimális értékűek legyenek.Changes in the mains impedance and the mains frequency can change the transmission factor of the described open-loop control, so the harmonic content of the mains current is checked by a current sensor and the control system parameters are adjusted to minimize the harmonic currents to be filtered in the mains.
A találmány tárgyát a továbbiakban példakénti kiviteli alakok kapcsán, a csatolt rajzra hivatkozással ismertetjük részletesen. A rajzon azDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings, with reference to the accompanying drawings. In the drawing it is
1. ábra a találmány szerinti aktív szűrőberendezés blokkvázlata, aFig. 1 is a block diagram of an active filtration apparatus according to the invention, a
HU 202338 ΒHU 202338 Β
2. ábra az 1. ábra szerinti aktív szűrőberendezés aluláteresztő szűrőjének egy előnyös megvalósítása, aFig. 2 is a preferred embodiment of a low pass filter of the active filtration apparatus of Fig. 1, a
3a. ábra az l.ábra szerinti aktív szűrőberendezés soros rezgőkörének egy előnyös megvalósítása, a3a. FIG. 1 is a preferred embodiment of a serial oscillation circuit of the active filter apparatus of FIG
3b. ábra a soros rezgőkör egy másik előnyös megvalósítási lehetősége, a3b. another preferred embodiment of the serial oscillating circuit, a
4. ábra az 1. ábra szerinti aktív szűrőberendezés aluláteresztő szűrőjének egy további előnyös megvalósítása, azFIG. 4 is a further preferred embodiment of a low pass filter of the active filter apparatus of FIG
5. ábra az 1. ábra szerinti aktív szűrőberendezés harmonikus forrásának egy előnyös megvalósítása, aFigure 5 is a preferred embodiment of the harmonic source of the active filter device of Figure 1, a
6. ábra az 1. ábra szerinti aktív szűrőberendezés szabályozó rendszerének egy előnyös megvalósítása, aFigure 6 is a preferred embodiment of the control system of the active filtration apparatus of Figure 1, a
7a. ábra a 6. ábra szerinti szabályozó rendszerben alkalmazott amplitúdószabályozó egyik javasolt megvalósítása, a7a. Figure 6 is a proposed embodiment of the amplitude controller used in the control system of Figure 6, a
7b. ábra a 6. ábra szerinti szabályozó rendszerben alkalmazott amplitúdószabályozó egy másik javasolt megvalósítása, míg a7b. FIG. 6A is another proposed embodiment of the amplitude controller used in the control system of FIG. 6, while FIG
8. ábra az 1. ábra szerinti aktív szűrőberendezés ellenőrző rendszerének egy előnyös megvalósítása.Fig. 8 is a preferred embodiment of the control system of the active filtration apparatus of Fig. 1.
A találmány szerinti aktív szűrőberendezés erősáramú hálózatra csatlakoztatott 6 nemlineáris fogyasztó által keltett felharmonikusok szűrésére szolgál (1. ábra). A 6. nemlineáris fogyasztó erősáramú 1 táphálózatra 2 táphálózati impedancia van vezetve. Erre a célra 4 szűrendő gyűjtősín szolgál, amelynek szűrésre kijelölt szakaszát szűrt felharmonikus áramot mérő 3 első áramváltó és a 6 nemlineáris fogyasztó felharmonikus áramát mérő 5 második áramváltó primer kapcsai határolják. A 3 első áramváltóra 13 ellenőrző rendszeren keresztül, az 5 második áramváltóra közvetlenül 7 szabályozó rendszer csatlakozik, amelynek bemenetén 8 harmonikus forrás van. Ez utóbbi 9 aluláteresztő szűrőből és 10 soros rezgőkörből álló soros tagra van kapcsolva, a 9 aluláteresztő szűrő és a 10 soros rezgőkör 11 közös pontja 12 csatoló kondenzátoron át a 4 szűrendő gyűjtósúibe van vezetve.The active filter device of the present invention serves to filter harmonics generated by 6 non-linear consumers connected to a power network (Fig. 1). The power supply impedance 2 is applied to the power supply 1 of the non-linear consumer 6. For this purpose, a busbar 4 to be filtered is provided, the section designated for filtering being delimited by the primary terminals of a first current transformer 3 which measures filtered filtered harmonics and a second current transformer 5 which measures the harmonic currents of a nonlinear consumer 6. A control system 7 is connected directly to the first current transformer 3 via a control system 13 and to a second current transformer 5 having a harmonic source 8 at its input. The latter is connected to a serial member consisting of a low-pass filter 9 and a serial oscillation circuit 10, the common point 11 of the low-pass filter 9 and the serial oscillating circuit 10 being led through a coupling capacitor 12 to the collectors 4 to be filtered.
A 2. ábra a találmány szerinti aktív szűrőberendezés 9 aluláteresztő szűrőjének, az alapharmonikus frekvenciára hangolt 10 soros rezgőkörnek és a 12 csatoló kondenzátornak egyfázisú hálózat esetében célszerű kiviteli példáját mutatja be. A 9 aluláteresztő szűrő sorosan elrendezett 9a, 9c és 9e induktív tagokból és közéjük párhuzamosan beiktatott 9d és 9b kapacitív tagokból van felépítve. A 2. ábrán példaként kétfokozatú kivitel látható, a 9 aluláteresztő szűrő azonban szükség szerint több vagy kevesebb fokozatból is felépíthető.Fig. 2 shows an example of a low pass filter 9 of the active filtering apparatus according to the invention, a series oscillating circuit 10 tuned to a fundamental frequency and a coupling capacitor 12 for a single-phase network. The low-pass filter 9 is constructed of a series of inductive members 9a, 9c and 9e and capacitors 9d and 9b inserted in parallel between them. 2 illustrates an exemplary two-stage embodiment, however, the low-pass filter 9 may be constructed in more or less stages as required.
A 4 szűrendő gyűjtősínre a 12 csatoló kondenzátor 12a kondenzátorának egyik sárira kapcsolódik, másik sarka all közös pontra van kötve. Ez utóbbira a 10 soros rezgőkör 10a induktivitásból és 10b kondenzátorból alkotott rezgőkörének egyik sarka van vezetve, míg a rezgőkör másik sarka a 8 harmonikus forrás semleges pontjaként szereplő 8b kimeneti kapcsára van csatlakoztatva. A 8 harmonikus forrás 8a kimeneti kapcsa és a 11 közös pont között van a 9a, 9c és 9e induktív tagokból álló soros elem beiktatva. Ennek megfelelően a 9b és 9d kapacitív tagok a rezgőkörrel, illetve a 8a és 8b bemeneti pontokkal párhuzamosan vannak elrendezve.On the busbar 4 to be filtered, it is connected to one of the wings of the capacitor 12a of the coupling capacitor 12, and its other corner is connected to a common point. To the latter, one corner of the oscillation circuit 10a of inductance 10a and capacitor 10b is guided, while the other corner of the oscillation circuit 10 is connected to the output terminal 8b, which is the neutral point of the harmonic source 8. Between the output terminal 8a of the harmonic source 8 and the common point 11, a series element consisting of inductive members 9a, 9c and 9e is inserted. Accordingly, capacitive members 9b and 9d are arranged parallel to the oscillation circuit and the input points 8a and 8b.
Mint a 4. ábra mutatja, a 9 aluláteresztő szűrő kialakítható úgy is, hogy a 9a, 9c és 9e induktív tagok közül, illetve a 9b és 9d kapacitív tagok közül legalább egy rezgőkörök megfelelő kapcsolásából áll. Ha példáid négy szűrendő frekvenciára kell a találmány szerinti berendezést elkészíteni, az említett induktív és kapacitív tagok közül legalább egy az ábrán bemutatott módon épül fel. A 9a, 9c és 9e induktív tagok 99e, 99f, 99g és 99h soros rezgőkörök párhuzamos kapcsolásaként, míg a 9b és 9d kapacitív tagok 99a, 99b, 99c és 99d párhuzamos rezgőkörök soros kapcsolásaként vannak kialakítva. Ebben az esetben mind a soros, mind a párhuzamos rezgőkörök a szűrendő frekvenciára vannak hangolva.As shown in Fig. 4, the low-pass filter 9 may be configured such that at least one of the inductive members 9a, 9c and 9e, or the capacitive members 9b and 9d, comprises a proper coupling of the vibrating circuits. If your examples require the equipment to be filtered for four frequencies to be filtered, at least one of said inductive and capacitive members is constructed as shown in the figure. The inductive members 9a, 9c and 9e are designed as parallel coupling of the serial oscillating circuits 99e, 99f, 99g and 99h, while the capacitive members 9b and 9d are designed as the parallel coupling of the parallel oscillating circuits 99a, 99b, 99c and 99d. In this case, both the serial and parallel oscillation circuits are tuned to the frequency to be filtered.
A10 soros rezgőkör lehetséges kialakításaira a 3a. és 3b. ábra ad jellemző példát. Ezek a rezgőkörök értelemszerűen alkalmazhatók a 9a, 9c és 9e induktív, illetve a 9b és 9d kapacitív tagok helyett, hiszen párhuzamos, illetve soros jelleggel kapcsolt rezgőköröket tartalmaznak.3a. and 3b. A typical example is shown in Figure. These oscillating circuits can be used instead of inductive members 9a, 9c and 9e and capacitors 9b and 9d, respectively, since they contain parallel and serially connected oscillating circuits.
A10 soros rezgőkör all közös pont és a 8b kimeneti pont között elrendezve (3a. ábra) egymással párhuzamos ágakban egy-egy 101, 102, 103 és 104 induktivitást, illetve ez utóbbiakkal sorosan kapcsok 111, 112, 113 és 114 kondenzátort tartalmaz. A 104 induktivitással párhuzamosan 115 kondenzátor is be van csatlakoztatva. A 3b. ábra szerint 120 és 130 kapcsok között soros rezgőkörök vannak egymással párhuzamosan, ahol a rezgőkörök egy-egy 121,122,123 és 124 induktivitást, valamint 131, 132, 133 és 134 kondenzátort tartalmaznakArranged between the common point all 10 and the output point 8b (Fig. 3a), the serial oscillation circuit comprises inductances 101, 102, 103 and 104 in parallel branches, respectively, and capacitors 111, 112, 113 and 114 in series. A capacitor 115 is connected in parallel to the inductance 104. 3b. Referring to FIG. 1A, there are parallel oscillating circuits between terminals 120 and 130, wherein the oscillating circuits comprise inductances 121, 122, 123, and 124, and capacitors 131, 132, 133, and 134, respectively.
A 8 harmonikus forrás egy célszerű kiviteli alakja az 5. ábrán látható. A kapcsolás bemeneti egysége a 7 szabályozó rendszer által előállított Uv vezérlő feszültséget egyik bemenetén fogadó 81 összegző erősítő, amelynek másik bemenete 83 első jelfordító erősítő kimenetére, kimenete 82 komparátoron keresztül 84 második jelfordító erősítő bemenetére van vezetve. A 82 komparátort célszerűen hiszterézises egységként választjuk. A 83 első jelfordító erősítő bemenete 85 élvezérelt első monostabil multivibrátorra, a 84 második jelfordító erősítő kimenete 86 élvezérelt második monostabil multivibrátorra van csatlakoztatva és ezeken át 87 tirisztoros inverter 87a és 87b vezérlő bemeneti pontjaira kapcsolódnak. A 87 tirisztoros inverter 87c kimeneti ponttal a 9 alulátcrcsztő szűrőre van vezetve.A preferred embodiment of the harmonic source 8 is shown in FIG. The switching input unit is a summing amplifier 81 receiving one of the inputs of the control voltage U v produced by the control system 7, the other input of which is connected to the output of the first compiler amplifier 83 and its output via a comparator 82 to the input of the second compass amplifier 84. The comparator 82 is preferably selected as a hysteresis unit. The input of the first encoder amplifier 83 is connected to an enjoyable first monostable multivibrator 85, the output of the second encoder amplifier 84 is connected to an enjoyable second monostable multivibrator and through these are connected to the control inputs 87a and 87b of the thyristor inverter 87. The thyristor inverter 87 is output to the low-pass filter 9 with an output point 87c.
A 7 szabályozó rendszert célszerűen a 6. ábra szerint alakítjuk ki. Az 5 második áramváltó kimenetére 71 alapharmonikus lyukszűrő, vagyis az erősáramú hálózat alapfrekvenciájára hangolt keskenysávú szűrő van csatlakoztatva. Ez utóbbi kimenete szűrendő harmonikusonként létrehozott 72 amplitúdó és fázisvezérlő áramkörök bemenetéin át 721 sávszűrőkre van vezetve. Minden egyes 721 sávszűrő egyrészt 722 90 ’-os fázisfordítóból és 723 amplitúdószabályozóból álló soros tagon keresztül 72a, másrészt közvetlenül további, a 13 ellenőrző rendszer jelét fogadó 723 amplitúdószabályozón keresztül 72b kimeneten át 73 összegző erősítőre van csatlakoztatva. Ez utóbbbi a U, vezérlő feszültséget továbbítja a 8 harmonikus forrás részére. A 723 amplitúdószabályozók beállíthatók kézzel, vagy választhatók olyan egységként, amelyek vezérlésére a 13 ellenőrző rendszer kimenő jele használható.The control system 7 is preferably configured as shown in FIG. At the output of the second current transformer 5, a basic harmonic filter 71, i.e. a narrowband filter tuned to the base frequency of the power network, is connected. The output of the latter is passed through the inputs of the amplitude and phase control circuits 72 to be filtered harmonically to the band filters 721. Each band filter 721 is coupled to a summing amplifier 73 via a serial member 722 consisting of a 90 'phase inverter 722 and an amplitude controller 723, and directly via an additional amplitude controller 723 receiving signal from the control system 13. The latter transmits the control voltage U1 to the 8 harmonic sources. The amplitude regulators 723 may be manually set or selected as a unit for controlling the output signal of the control system 13.
A 723 amplitúdószabályozó több célszerű kiviteliThe amplitude regulator 723 is a number of preferred embodiments
HU 202 338 Β alakban hozható létre, amelyek közül két példát a 7a. és 7b. ábra mutat. Az előző a kézi, az utóbbi a külső, automatikus szabályozás megvalósítására nyújt lehetőséget A 7a. ábrán látható elrendezésben 723i bemenet egyrészt 723a jelfordító erősítőn, másrészt közvetlenül 723b potenciométer megfelelő sarkára van vezetve. A 723b potenciométenől 723o kimeneten át a szükséges szintű jel levehető.EN 202 338 Β, two examples of which are shown in FIG. and 7b. is shown. The former provides for manual, while the latter provides for external automatic control. In the arrangement shown in Figs. The required level signal can be removed from the potentiometer 723b via the output 723o.
A 7b. ábra szerinti elrendezésben a 723i bemenet és a 723o kimenet között 723d digitális szorzó van, amely szorzó típusú D/A-konverter. Ez utóbbi referenciabemenetével van a 723i bemenetre kapcsolva, 723e öszszegző ellenállás juttatja kimenő jelét a 723o kimenetre. A 13 ellenőrző rendszertől érkező jelet 723c digitális tároló őrzi és ennek kimenete biztosítja a 723d digitális szorzó vezérlését.7b. In the arrangement of FIG. 2B, there is a digital multiplier 723d between the input 723i and the output 723o, which is a D / A converter of the multiplier type. The latter is connected to the input 723i by its reference input, the summing resistor 723e transmits its output signal to the output 723o. The signal from the control system 13 is stored in digital storage 723c and its output provides control of the digital multiplier 723d.
A13 ellenőrző rendszer egy célszerű megvalósítása a 8. ábrán látható. Bemenete a 3 első áramváltóra van csatlakoztatva, amelynek kimenő jelét egy vagy egymással párhuzamosan kapcsolt több 13a sávszűrőre juttatja. Ez utóbbiak a szűrendő harmonikusokra vannak hangolva, akárcsak a 7 szabályozó rendszer 721 sávszűrői. A 13a sávszűrők kimenetei 13b többcsatornás A/D-konverterre vannak vezetve, amelyek kimenő jele 13c mikroprocesszoros szabályozó egységet hajt meg. A 13c mikroprocesszoros szabályozó egység a 723 amplitúdószabályozókra van vezetve. A 13 ellenőrző rendszer működése során a 3 első áramváltón, a 13 sávszűrőkön és a 13b többcsatornás A/D-kon verteteken keresztül méri a kimenő áram felharmonikus tartalmát és a 723 amplitúdószabályozókat úgy befolyásolja, hogy a kimenő áram felharmonikus tartalma csökkenjen, illetve minimális értékre süllyedjen le.A preferred embodiment of the control system 13 is shown in FIG. Its input is connected to the first current converter 3, which outputs its signal to one or more parallel filters 13a connected in parallel. The latter are tuned to the harmonics to be filtered, as are the band filters 721 of the control system 7. The outputs of the bandpass filters 13a are fed to a multi-channel A / D converter 13b whose output signal drives a microprocessor control unit 13c. Microprocessor control unit 13c is connected to amplitude controllers 723. During operation of the control system 13, it measures the harmonics of the output current through the first current transformer 3, the filters 13 and the multichannel A / D comparisons and influences the amplitude regulators 723 so that the harmonic content of the output current is reduced to a minimum. juice.
A találmány szerinti szűrőberendezés ismert áramköri elemekből épül fel, sokféle módon hozható létre. A 81 összegző integrátor például a Fairchild ZAF 356 típusú áramkör, amely a 83 első és 84 második jelfordító erősítőket is tartalmazza. Maga az áramkör megtalálható például J. Márkus: Electronic Circuits Manual (McGraw-Hill kiadás, New York, 1971) című könyvében. A 85 és 86 élvezérelt első és második monostabil multivibrátort Texas 74LS123 jelű áramkörrel valósítottuk meg. A 71 alapharmonikus lyukszűiőt és a 721 sávszűrőket az említett könyvben is fellelhető kapcsolásban építettük fel. Digitális tárolásra a Texas 74LS373 jelű áramkört, A/D-konverteiként az ANALÓG DEVICES AD7523 jelű áramkörét használtuk. Mikroprocesszorként megfelelően védett bármely központi számítógép megfelel, programozása során különleges kikötésre nincs szükség, mivel működésével egy adott jellemzőt, tehát a felharmonikus tartalmat kell csökkenteni, ami egyszerű visszacsatolási műveletsort jelentThe filtering apparatus of the present invention is made up of known circuit elements and can be constructed in many ways. The summing integrator 81 is, for example, a Fairchild Z AF 356 circuit, which includes the first and 84 second inverters. The circuit itself can be found, for example, in J. Markus, Electronic Circuits Manual (McGraw-Hill Edition, New York, 1971). The first and second monostable multivibrators 85 and 86 were implemented with Texas 74LS123 circuitry. The 71 harmonic aperture filters and the 721 band filters are built in the circuit shown in this book. For digital storage, we used Texas 74LS373 circuitry, and the AD7523 circuit of ANALOG DEVICES as A / D converter. Any central computer that is properly protected as a microprocessor is suitable, no special programming is needed, as its operation has the effect of reducing a particular feature, the harmonic content, which is a simple feedback loop
A találmány szerinti aktív szűrőberendezés működése a következő:The operation of the active filtration apparatus according to the invention is as follows:
Az 5 második áramváltó a 4 szűrendő gyűjtősínre csatlakozó 6 nemlineáris fogyasztó felharmonikus áramát követi. Áramjele a 7 szabályozó rendszert vezérli, amely a 8 harmonikus forrás kimenő áramának felharmonikus tartalmát állítja be. A felharmonikust tartalmazó áramok a 9 aluláteresztő szűrőn keresztül az alapharmonikus frekvenciára hangolt 10 soros rezgőkör és a 12 csatoló kondenzátor 11 közös pontjába, majd a 4 szűrendő gyűjtősínbe folynak. A 6 nemlineáris fogyasztó szűrt felharmonikus áramát méri a 3 első áramváltó, és az evvel előállított áramjel a 13 ellenőrző rendszeren és a vele összekötött 7 szabályozó rendszeren keresztül zárt hurokban a 8 harmonikus forrás kimenő áramának felharmonikus tartalmát harmonikusonként minimumra szabályozza, ezáltal korrigálja a 2 táphálózati impedancia nagyságának és az 1 táphálózat feszültségét jellemző frekvenciának változásátThe second current converter 5 follows the harmonic current of the nonlinear consumer 6 connected to the busbar 4 to be filtered. Its current signal controls the control system 7 which adjusts the harmonic content of the output current of the harmonic source 8. The currents containing the harmonic flow through the low-pass filter 9 to the common point 11 of the serial oscillation circuit 10 tuned to the fundamental frequency and the coupling capacitor 12, and then to the busbar 4 to be filtered. The filtered current harmonic current of the nonlinear consumer 6 is measured by the first current transformer 3, and the current signal generated by the control system 13 and the control system 7 connected therewith regulates the harmonic content of the output current 8 harmonically in a closed loop, thereby correcting the supply impedance 2. size and frequency of the supply voltage 1
A 2. ábra szerinti kapcsolásban all közös pont és a 8b kimeneti kapocs között r alapharmonikus frekvencián gyakorlatilag rövidzárlatot hoz létre, miáltal alapharmonikus hálózati áram nem folyik a 8 harmonikus forrás felé. A 9a, 9c, 9e induktív tagok és a 9b, 9d kapacitív tagok által alkotott 9 aluláteresztő szűrő nem engedi a 8 harmonikus forrás nagyfrekvenciás áramait a 4 szűrendő gyűjtősín felé záródni, ugyanakkor a szűrendő harmonikus áramok a 12a kondenzátoron átfolyva a 4 szűrendő gyűjtősínbe folynak és a 2 táphálózati impedancián át záródnak. Mivel ezek a harmonikus áramok azonos amplitúdójúak és a 6 nemlineáris fogyasztó szűrendő harmonikus áramaival ellentétes fázisúak, a 2 táphálózati impedancián átfolyó szűrt harmonikus áramok eredője gyakorlatilag nulla.In the circuit shown in FIG. 2, there is practically a short circuit between the common point all and the output terminal 8b at a fundamental frequency r, so that no basic harmonic current flows to the harmonic source 8. The low pass filter 9 formed by the inductive members 9a, 9c, 9e and the capacitive members 9b, 9d does not allow the high frequency currents of the harmonic source 8 to close to the filter bus 4, while the harmonic currents to be filtered flow through the capacitor 12a they are closed through the supply impedance 2. Since these harmonic currents have the same amplitude and phase opposite to the harmonic currents to be filtered by the non-linear consumer 6, the result of the filtered harmonic currents flowing through the supply impedance 2 is practically zero.
A 8 harmonikus forrás lehet áramgenerátoros vagy feszültséggenerátoros jellegű. A minél jobb hatékonyság érdekében, amin adott rendszámú harmonikus esetén a 4 szűrendő gyűjtősínbe befolyó és a 8 harmonikus forrásból kifolyó harmonikus áramok hányadosát értjük, mindkét típusú 8 harmonikus forrás esetében célszerű a 10a induktivitással sóiba kötött 10b kondenzátor által alkotott, alapharmonikus frekvenciára hangolt 10 soros rezgőkör helyett példaként a 3a. ábrán bemutatott módosított soros rezgőkört beiktatni a 11 közös pont és a 8b kimeneti kapocs közé. Ez ugyanis az alapharmonikus rezonanciát és a szűrendő harmonikus rendszámokon a párhuzamos rezonanciát valósítja meg. A kapcsolás induktivitásainak a száma megegyezik a szűrendő harmonikusok rendszámainak a számosságával. Hasonló hatás érhető el a szűrendő frekvenciákra hangolt párhuzamos rezgőkörök soros kapcsolásával, amely rezgőköröket a 10a induktivitás helyére iktatva megvalósítható az alapharmonikus frekvenciájú soros rezonancia és a szűrendő frekvenciákon a kívánt mértékű nagy impedancia.The harmonic source 8 may be of a current generator or a voltage generator. For best efficiency, which is defined as the quotient of the harmonic currents to the filter bus 4 to be filtered at a given number harmonic source, it is desirable for both types of harmonic sources 8 to have a 10 3a, as an example. 5A is inserted between the common point 11 and the output terminal 8b. This implies basic harmonic resonance and parallel resonance on the harmonic plates to be filtered. The number of switching inductances equals the number of harmonics to be filtered. A similar effect can be achieved by serially switching parallel oscillating circuits tuned to the frequencies to be filtered, which by inserting the oscillating circuits in place of the inductance 10a can achieve the basic harmonic frequency resonance and the desired high impedance at the frequencies to be filtered.
A 3a. ábra szerinti kapcsolást, esetleg a párhuzamos rezgőkörök soros kapcsolását célszerű alkalmazni továbbá a 2. ábra szerinti 9b és 9d kapacitív tagok helyett, amikor a 8 harmonikus forrás áramgenerátoros jellegű. Ekkor ugyanis a nagyfrekvenciás összetevőkre a kis kimenő impedancia valósítható meg, a szűrendő harmonikus rendszámokon viszont a söntágak nagy impedanciájúak, tehát gyakorlatilag a 8 harmonikus forrás által termelt teljes szűrendő harmonikus rendszámú áram a 2 táphálózati impedancián át záródik.3a. FIG. 2 may also be used instead of the capacitive members 9b and 9d of FIG. 2 when the harmonic source 8 is of a current generator nature. In this case, the low output impedance can be realized for the high frequency components, but the shunt branches have high impedance on the harmonic plates to be filtered, so practically the total harmonic index current produced by the harmonic source 8 is closed through the power supply impedance 2.
Ha a 8 harmonikus forrás feszültséggenerátoros jelegű, célszerű a 3b. ábra szerinti kapcsolást alkalmazni a 2. ábra szerinti 9a, 9c, 9e induktív tagok helyett úgy, hogy az induktív tagok végpontjainak a 3b. ábra szerinti 120,130 kapcsok felelnek meg.If the harmonic source 8 has a voltage generator signal, it is preferable that the harmonic source 8 is shown in FIG. 3b instead of the inductive members 9a, 9c, 9e of Fig. 2, such that the end points of the inductive members are shown in Figs. 120,130 according to FIG.
Hasonló hatás érhető el, ha a szűrendő frekvenciára hangolt soros rezgőköröket egymással párhuzamosan kapcsolva, egy-egy ilyen rendszert iktatunk a 9a, 9c, 9e induktív tagok helyére. Mindkét esetben a feszültséggenerátor jellegű 8 harmonikus forrás a vivőfrekvenciára nézve üresjárásban működik, ugyanakkor a szűrendő rendszámokon kicsi a terhelő impedanciája.A similar effect can be achieved by connecting a series of oscillating circuits tuned to the frequency to be filtered in parallel to each other in place of the inductive members 9a, 9c, 9e. In both cases, the voltage generator-like harmonic source 8 operates at idle speed with respect to the carrier frequency, but has a low impedance on the license plates to be filtered.
A találmány szerinti aktív szűrőberendezés 8 harmo5The active filtration apparatus according to the invention is 8 harmo5
HU 202338 Β nikus fonásának az 5. ábrán látható lehetséges kiviteli alakjának feladata az, hogy biztosítsa az aktív felharmonikus szűréshez szükséges valamennyi harmonikus áram egyidejű előállítását. Mivel ez a feladat a szükséges nagyobb teljesítmények miatt lineáris erősítő fokozattal gazdaságosan nem valósítható meg, ezért az ebben a teljesítménynagyságrendben használatos valamilyen ismert felépítésű tirisztoros inverterkapcsolást használunk fel. A 87 tirisztoros invertert azonban kiegészítjük a találmány szerinti olyan vezérlő áramkörrel, amely biztosítja azt, hogy a 87 tirisztoros ineverter kimenete tartalmazza a vezérlő áramkör bemenetén megjelenő - a szűrendő harmonikus frekvenciákat tartalmazó - összetevőket. Ezért az Uv vezérlő feszültséget a 81 összegző integrátor egyik bemenetére kapcsoljuk, ennek kimenete a hiszterézissel rendelkező 82 komparátor bemeneti pontjára van kötve. A 82 komparátor kimenete 83 első jelfordító erősítőn keresztül a 81 összegző integrátor másik bemenetére van visszacsatolva. Ha az U, vezérlő feszültség értéke zérus szinten marad, akkor a 82 komparátor kimenetén a szűrendő harmonikusok frekvenciájánál nagyobb frekvenciával jellemzett szimmetrikus négyszögfeszültség jelenik meg. Ha viszont az Uv vezérlő feszültség változik, akkor a változásnak megfelelő aszimmetrikus (nem egyenletes kitöltési tényezőjű) olyan négyszögimpulzusok sorozatát kapjuk, amelyek spektrumában az Uv vezérlő feszültség frekvenciái vannak jelen. A 82 komparátor révén a 87 tirisztoros inverter 87c kimeneti pontján olyan nagyteljesítményű kimenő jelet kapunk, amely tartalmazza az Uv vezérlő feszültségben meglévő, az aktív felharmonikus szűréshez szükséges harmonikus jeleket.It is the function of the possible embodiment of EN 202338 Β spinning of Fig. 5 to provide the simultaneous generation of all harmonic currents required for active harmonic filtering. Since this task is not economically feasible with a linear amplifier stage due to the higher power required, a thyristor inverter circuit of some known design is used in this power range. However, the thyristor inverter 87 is supplemented with a control circuit according to the present invention which ensures that the output of the thyristor inverter 87 includes components appearing at the input of the control circuit containing the harmonic frequencies to be filtered. Therefore, the control voltage U v is applied to one of the inputs of the summing integrator 81, the output of which is connected to the input point of the comparator 82 with hysteresis. The output of the comparator 82 is fed back to the other input of the integrator 81 via a first signal amplifier 83. If the value of the control voltage U1 remains zero, the output of the comparator 82 will show a symmetrical rectangular voltage characterized by a frequency greater than the frequency of the harmonics to be filtered. If, on the other hand, the U v control voltage changes, then a series of asymmetric (non-uniform fill factor) rectangular pulses are obtained, in the spectrum of which the U v control voltage frequencies are present. Comparator 82 provides a high power output signal at the output point 87c of the thyristor inverter 87 which contains the harmonic signals present in the control voltage U v required for active harmonic filtering.
A 8 harmonikus forrás jelét a 9 aluláteresztő szűrő, az alapharmonikus frekvenciára hangolt soros rezgőkör és a 12 csatoló kondenzátor juttatja el a 4 szűrendő gyűjtősínre. Ezen elemek együttesen frekvenciafüggő amplitúdóváltozást és fázistolást hoznak létre, ezért a felharmonikusok aktív szűrése csak akkor lesz hatásos, ha a 8 harmonikus fonás olyan harmonikus feszültséget illetve áramot termel, amely a fent leírt fázis- és amplitúdóváltozás után az 5 második áramváltón mért harmonikus árammal azonos amplitúdójú és ellenkező fázisú lesz. Ennek a feladatnak az ellátására szolgál az 5 második áramváltó és a 8 harmonikus forrás közé iktatott 7 szabályozó rendszer, amely lehetővé teszi, hogy valamennyi szűrendő frekvencián külön-külön az 5 második áramváltóról kapott jel amplitúdója és fázisa a kívánt módon állítható legyen.The signal of the harmonic source 8 is transmitted to the collector 4 to be filtered by the low-pass filter 9, the serial vibration circuit tuned to the fundamental frequency and the coupling capacitor 12. Together, these elements produce frequency-dependent amplitude changes and phase shifts, so active filtering of harmonics will only be effective if harmonic spinning 8 produces a harmonic voltage or current that, after the phase and amplitude change described above, is the same harmonic current measured on the second current inverter. and it will be in the opposite phase. To accomplish this task, a control system 7 is provided between the second current transformer 5 and the harmonic source 8, which allows the amplitude and phase of the signal from the second current transformer 5 to be individually adjusted for each frequency to be filtered.
Az 5 második áramváltó kimenő jele a 71 alapharmonikus lyukszűrőn keresztül a szűrendő harmonikusonként külön-külön felépített 72 amplitúdó és fázisvezérlő áramkörökre jut. Mivel az 5 második áramváltó jele túlnyomórészt alapharmonikust tartalmaz, ezt a 71 alapharmonikus lyukszűrő kiszűri, így a további feldolgozás pontossága javul. A 72 amplitúdó és fázisvezérlő áramkör a hozzá tartozó szűrendő felharmonikus frekvenciájára hangolt 721 sávszűrőt tartalmaz, amely a szabályozandó jelet elválasztja a bemenetére jutó egyéb harmonikus jelektől. A 721 sávszűrő kimenete egyrészt közvetlenül, másrészt a 722 90 *-os fázisfordítón keresztül egy-egy 723 amplitúdószabályozóra kerül. A 723 amplitúdószabályozók a kézi beállítás vagy a 13 ellenőrző rendszertől kapott jel hatására a szükséges mértékű és előjelű erősítést végzik. A 72 amplitúdó és fázisvezérlő áramkörök által előállított vezérlő jeleket a 73 összegző erősítő összegzi és kimenetén megkapjuk az Uv vezérlő feszültségetThe output signal of the second current transducer 5 passes through the basic harmonic filter 71 to the amplitude and phase control circuits 72, which are individually constructed for each harmonic to be filtered. Since the signal of the second current transformer 5 is predominantly basic harmonic, it is filtered by the basic harmonic filter 71, thus improving the accuracy of further processing. The amplitude and phase control circuit 72 includes a bandpass filter 721 tuned to its respective harmonic frequency to be filtered, which separates the signal to be controlled from other harmonic signals at its input. The output of the bandpass filter 721 is transmitted directly to the amplitude controller 723, on the one hand, and via the 902 phase inverter 722, on the other. The amplitude controllers 723 provide the necessary magnitude and sign gain as a result of manual adjustment or signal received from control system 13. The control signals generated by the amplitude and phase control circuits 72 are summed up by the summing amplifier 73 and output the control voltage U v
A 723 amplitúdószabályozó külső ellenőrző rendszer által vezérelt változatának egy lehetséges kiviteli alakja a 7b. ábrán látható. A 13 ellenőrző rendszer által küldött, célszerűen digitális jel valamilyen analóg, illetve digitális-analóg szorzóegység segítségével végzi el a szükséges amplitúdószabályozást A 13 ellenőrző rendszertől 723v bemenetén érkező digitális vezérlő jelet a 723c digitális tároló tárolja és ennek kimenete vezérli a 723d digitális szorzót, amelynek referenciabemenete a 723i bemeneti pontra csatlakozik. A 723d digitális szorzó kimenete a 723e összegző ellenálláson át van a 723 amplitúdószabályozó 723o kimenetére kötve.An alternative embodiment of the amplitude controller 723 controlled by an external control system is shown in FIG. is shown. Preferably, the digital signal sent by the monitoring system 13 performs the necessary amplitude control by means of an analogue or digital-analogue multiplier. The digital control signal from input 723v of the monitoring system 13 is stored by digital storage 723c and its output controls the digital multiplier 723d. connected to input point 723i. The output of the digital multiplier 723d is coupled via the resistor 723e to the output 723o of the amplitude controller 723.
A találmány szerinti aktív szűrőberendezés a nemlineáris fogyasztódtól áramkörileg független elrendezésként hozható létre, szükség szerint több nemlineáris fogyasztó párhuzamos szűrésére alkalmas kivitelben, a nemlineáris fogyasztók üzembehelyezését követően, azoktól függetlenül is telepíthető, továbbá a felharmonikus szűrés mellett alapharmonikus frekvencián kapacitív meddő teljesítményt fogyasztThe active filtering device of the present invention may be designed as a circuit independent arrangement of a nonlinear consumer, optionally installed for parallel filtering of multiple nonlinear consumers as needed, after installation of the nonlinear consumer, and consumes idle frequency capacitive power in addition to harmonic filtering.
Claims (9)
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| HU88174A HU202338B (en) | 1988-01-18 | 1988-01-18 | Active filter for filtering upper harmonics generated by a nonlinear consumer coupled on power network |
| PCT/HU1988/000062 WO1989006879A1 (en) | 1988-01-18 | 1988-09-15 | Active filter arrangement for filtering harmonic current components generated by a nonlinear consumer connected to a power system |
| AU24823/88A AU2482388A (en) | 1988-01-18 | 1988-09-15 | Active filter arrangement for filtering harmonic current components generated by a nonlinear consumer connected to a power system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| HU88174A HU202338B (en) | 1988-01-18 | 1988-01-18 | Active filter for filtering upper harmonics generated by a nonlinear consumer coupled on power network |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| HUT51434A HUT51434A (en) | 1990-04-28 |
| HU202338B true HU202338B (en) | 1991-02-28 |
Family
ID=10948319
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| HU88174A HU202338B (en) | 1988-01-18 | 1988-01-18 | Active filter for filtering upper harmonics generated by a nonlinear consumer coupled on power network |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| AU (1) | AU2482388A (en) |
| HU (1) | HU202338B (en) |
| WO (1) | WO1989006879A1 (en) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2714195B2 (en) * | 1989-12-08 | 1998-02-16 | 株式会社東芝 | Voltage fluctuation and harmonic suppression device |
| US5397927A (en) * | 1992-08-25 | 1995-03-14 | Helionetics, Inc. | Active filter for reducing non-fundamental currents and voltages |
| FR2716045B1 (en) * | 1994-02-04 | 1996-03-15 | Schlumberger Ind Sa | Active filter. |
| US5614770A (en) * | 1994-06-06 | 1997-03-25 | Helionetics, Inc. | Structure and method for performing active injection mode filtering on an AC power system |
| DE19713449C2 (en) * | 1997-04-01 | 1999-04-01 | Gerd Bajog | Radio interference filter |
| GB9713878D0 (en) * | 1997-06-30 | 1997-09-03 | Roxburgh Electronics Ltd | Mains filtering circuit |
| DE19939601A1 (en) * | 1999-08-23 | 2001-03-08 | Eltroplan Revcon Elektrotechni | Method for harmonic compensation in electrical supply networks |
| US6882549B2 (en) * | 2001-03-21 | 2005-04-19 | Honeywell International Inc. | Active filter for power distribution system with selectable harmonic elimination |
| ES2184649B1 (en) * | 2001-09-21 | 2003-12-16 | Salicru S A | ACTIVE FILTER OF CORRECTOR POWER OF REACTIVE AND HARMONIC CURRENTS. |
| GB2389973B (en) * | 2002-06-18 | 2006-02-15 | Alstom | Improvements relating to electrical filters |
-
1988
- 1988-01-18 HU HU88174A patent/HU202338B/en not_active IP Right Cessation
- 1988-09-15 WO PCT/HU1988/000062 patent/WO1989006879A1/en unknown
- 1988-09-15 AU AU24823/88A patent/AU2482388A/en not_active Abandoned
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| HUT51434A (en) | 1990-04-28 |
| AU2482388A (en) | 1989-08-11 |
| WO1989006879A1 (en) | 1989-07-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Verdelho et al. | An active power filter and unbalanced current compensator | |
| US5345375A (en) | System and method for reducing harmonic currents by current injection | |
| US5526252A (en) | Utility current feedback filter with pulse-width modulated power converter | |
| US5499178A (en) | System for reducing harmonics by harmonic current injection | |
| US5355295A (en) | Series-parallel active power line conditioner utilizing temporary link energy boosting for enhanced peak voltage regulation capability | |
| Lezana et al. | Zero-steady-state-error input-current controller for regenerative multilevel converters based on single-phase cells | |
| US5345377A (en) | Harmonic controller for an active power line conditioner | |
| JP2583258B2 (en) | Method and apparatus for electrostatic power conversion | |
| Allmeling | A control structure for fast harmonics compensation in active filters | |
| US5047910A (en) | Ideal sinusoidal voltage waveform synthesis control system | |
| Basic et al. | Harmonic filtering of high-power 12-pulse rectifier loads with a selective hybrid filter system | |
| US3849677A (en) | Hybrid power filters employing both active and passive elements | |
| US6009004A (en) | Single-phase harmonic filter system | |
| US5677832A (en) | Active filter | |
| US5351181A (en) | Low cost active power line conditioner | |
| Lawrance et al. | Harmonic current reduction in a three-phase diode bridge rectifier | |
| US20040080966A1 (en) | Damping system | |
| US5656924A (en) | System and method for providing harmonic currents to a harmonic generating load connected to a power system | |
| US4228492A (en) | Circuit arrangement and method for the compensation of harmonic currents | |
| HU202338B (en) | Active filter for filtering upper harmonics generated by a nonlinear consumer coupled on power network | |
| US5349517A (en) | Active power line conditioner utilizing harmonic frequency injection for improved peak voltage regulation | |
| US6504348B2 (en) | Remote sensing by high-order filtering | |
| JP3886257B2 (en) | Power distribution circuit | |
| Sato et al. | A new control method for current source active power filters | |
| KR100318215B1 (en) | Single Phase Inverter |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| HPC4 | Succession in title of patentee |
Owner name: KISVOECSEY, JENOE, HU Owner name: DR. DAN, ANDRAS, HU |
|
| HMM4 | Cancellation of final prot. due to non-payment of fee |