Klasifikace a principy zařízení APF (Active Power Filter)

V oblasti řízení kvality energie je APF (aktivní energetický filtr) hlavním zařízením pro řešení harmonického znečištění. Někteří uživatelé však právě začali používat toto zařízení a nejsou obeznámeni s jeho fungováním. Proto jsou dnes výrobci filtrů APF, aby vysvětlili klasifikaci a principy filtrů APF všem.

I. Klasifikační systém topologických struktur

1. APF je klasifikován na topologii jako paralelní typ, typ řady a hybridní typ. Paralelní typ může přímo kompenzovat harmonický proud zátěže a v harmonickém zmírnění typu současného zdroje představuje více než 75%.

2. typ řady eliminuje harmonické napětí injekcí napětí kompenzace a je vhodný pro aplikace citlivé na napětí.

3. Hybridní typ kombinuje výhody obou, schopných současně řešit problémy s napětím a proudem. Jeho pokročilá verze, Unified Power Controller (UPQC), má vysoký stupeň integrace, ale náklady se zvyšují o 30 - 40%.

Ii. Analýza typů architektury obvodů

Z pohledu architektury obvodů lze APF klasifikovat hlavně do dvouúrovňových a víceúrovňových typů.

Dvouúrovňový APF má jednoduchou strukturu a nízké náklady, ale má vysoké ztráty přepínání a účinnost 92 - 95%.

2. víceúrovňové struktury (se třemi nebo vyššími úrovněmi) mají nárůst nákladů přibližně 25%, ale mají výhody nízkého harmonického obsahu (THD <3%) a nízkou ztrátu přepínání (účinnost větší nebo rovná 97%). Modulární víceúrovňový APF (MMC - APF) je vhodný pro scénáře středního a vysokého napětí. Každý výkonový modul má napětí 1 - 2 KV a může být kaskádován pro vyšší napětí.

Iii. Analýza základních prací

APF funguje na základě okamžité teorie reaktivního výkonu. Používá vysokorychlostní DSP k detekci harmonických složek proudu zátěže (vzorkovací rychlost vyšší nebo rovná 128 bodům na cyklus) a řídí IGBT střídač pro generování kompenzačních proudů se stejnými amplitudy a opačnými fázemi. Mezi klíčové technologie patří harmonické detekční algoritmy (jako je IP-IQ, DQ Transformace), kontrola sledování proudu (prediktivní proud nebo řízení hystereze) a modulační strategie PWM. Vysoce výkonná APF má dobu odezvy menší nebo rovnou 5ms a rychlost harmonického filtrování je 95 - 98%.