Quatre types de base de filtres à puissance actifs hybrides

Au cours du dernier demi-siècle, Power Electronics Technology, en tant que technologie émergente, a continué de se développer et a couvert presque tous les domaines de l'industrie de l'énergie électrique. Cependant, l'utilisation approfondie des filtres à puissance active a entraîné une grande quantité d'harmoniques, et les dommages causés par les harmoniques sont très importants. Par conséquent, la gestion des harmoniques devient extrêmement importante.

Le filtre à puissance actif (APF) a été utilisé pour la suppression de l'harmonique de puissance au cours de la dernière décennie et est considéré comme une méthode efficace. Il calcule généralement les harmoniques du réseau électrique et / ou de la charge en temps réel, puis utilise différents schémas de contrôle pour amplifier la puissance harmonique via des onduleurs à haute fréquence, supprimant ainsi les tensions et les courants harmoniques à des objectifs de compensation différents vers un niveau suffisant.

D'un point de vue industriel, la métallurgie, le ciment et les grandes entreprises manufacturières ont été les premières à être affectées. Les harmoniques ont rendu difficile pour les dispositifs de compensation de puissance réactifs précédemment installés de fonctionner normalement, entraînant une diminution du facteur de puissance, une surchauffe des transformateurs d'alimentation et une perturbation de la production continue normale, ce qui a sérieusement affecté les avantages économiques de ces entreprises.

Du point de vue du marché civil, ces dernières années, les appareils ondulés ont commencé à être acceptés par le grand public. Prenant l'exemple du climatiseur typique de l'onduleur, si un schéma de filtre à puissance actif est adopté pour limiter le courant harmonique entrant dans le réseau, en considérant des facteurs tels que la taille et le prix, après que le courant d'entrée dépasse 11A, il est difficile de répondre aux exigences de l'équipement électrique et électronique GB17625.1. Si la méthode du circuit de boost commun de la technologie PFC est utilisée, elle apporte non seulement le problème de la tension de la tension mais réduit également l'efficacité de conversion.

Bien que les structures d'APF soient diverses, les types de base couramment utilisés pour les filtres à puissance actifs hybrides peuvent être classés à peu près dans les quatre catégories suivantes.

1) Le HAPF (filtre hybride actif passif) qui est une combinaison d'une série APF et d'un PPF parallèle est un type qui a reçu une attention considérable dans la recherche actuelle. Étant donné que la plupart des harmoniques sont filtrées par des filtres passifs relativement bon marché, la capacité de la partie active est très faible, généralement de 5% à 10% de la puissance de compensation. Par conséquent, le coût est relativement faible. De plus, comme la partie de la série du courant harmonique peut être considérablement considérée comme une "résistance harmonique", cette résistance empêche les résonances possibles entre la grille et le PPF, offrant un grand potentiel de modification des solutions de filtre passive actuelles dans les applications industrielles. Cependant, son inconvénient est que l'insertion de la série de l'APF nécessite l'ajout d'un transformateur de couplage, ce qui rend la connexion et la maintenance gênantes et introduit une distorsion dans la tension de charge.

2) Le HAPF du type APF2, qui est connecté en série avec le PPF parallèle, est un filtre hybride qui combine les fonctions de la série APF et de l'APF parallèle. La série APF isole l'alimentation et la charge, empêchant la tension harmonique de l'alimentation de l'alimentation d'entrer dans l'extrémité de charge et le courant harmonique de la charge de s'écouler dans le réseau électrique. L'APF parallèle fournit un chemin harmonique d'impédance zéro pour absorber le courant harmonique dans la charge. Cette solution purifie simultanément à la fois la tension et le courant entre le réseau électrique et le point de connexion commun. Cependant, en raison de l'utilisation de deux APF, le coût est très élevé et il est difficile d'être largement appliqué.

3) L'APF parallèle et le type PPF parallèle HAPF ont l'avantage d'une connexion de circuit pratique. L'APF peut compenser la puissance réactive. Cependant, son inconvénient est que l'APF a une grande capacité, il existe un canal harmonique entre la réseau électrique et l'APF, et il y a une possibilité de résonance. De plus, cet appareil est sensible à la tension harmonique à l'extrémité du réseau électrique et ne convient que pour les charges harmoniques de type courant de source.

4) Les avantages du PPF parallèle et de son type APF connecté en série HAPF sont que la chute de tension de la tension fondamentale de la partie active est considérablement réduite. Dans le même temps, l'utilisation de la méthode de contrôle de la source de tension de contrôle de courant (CCVS) peut effectivement empêcher les résonances possibles entre le PPF et le réseau électrique ou la charge. De plus, comme le transformateur de couplage d'injection peut être connecté au point neutre du PPF connecté en Y, il est pratique pour la protection et l'isolement, et est plus adapté aux applications du système à haute tension. Cependant, son désavantage reste qu'il est sensible à la tension harmonique à l'extrémité de la réseau électrique et ne convient qu'aux charges harmoniques de type source de source.

Compte tenu de la contradiction entre le niveau d'énergie contrôlable limité des dispositifs électroniques de puissance actuels et les énormes besoins énergétiques de contrôle des systèmes d'alimentation, le filtre à puissance actif hybride (HAPF) est devenu le principal objectif de la recherche et de l'application APF à l'heure actuelle. HAPF combine APF et PPF. Il présente non seulement les avantages de PPF tels que la structure simple, le faible coût et la technologie mature, mais présente également les avantages de l'APF tels qu'un bon effet de suivi dynamique et un large spectre de suppression harmonique. Par conséquent, HAPF a une perspective d'application très prometteuse dans le domaine industriel.