Resumo: Para garantir a precisão da tensão de fase de saída do lado CA do filtro de potência ativa, para realizar efetivamente a compensação de rastreamento harmônico e para melhorar a qualidade da energia, a tensão do barramento no lado CC deve ser mantida suficientemente estável e o valor razoável - da capacitância no lado CC é crucial. a capacidade do pacitor de suporte- é derivada com base no balanceamento de potência instantâneo, levando em consideração as restrições de tensão do barramento, corrente de ondulação do capacitor e perda de capacitância, para suprir efetivamente- as flutuações de tensão no lado CC e manter o desempenho de compensação, evitando- o overdrawing do capacitor de barramento e reduzindo os custos de hardware, e a eficácia do método de projeto proposto é verificada por simulação e experimento.
Palavras-chave:filtro de potência ativa; tensão do barramento; perda de capacitância; potência instantânea; capacidade do capacitor
Contente:
2. Estrutura do circuito principal e princípio de compensação
3. Projeto do capacitor de barramento
3.1 Análise do valor da tensão do capacitor do barramento
3.2 Análise da corrente de ondulação do capacitor e perda do capacitor
4. Resultados experimentais e análises
1. Objetivo do artigo
Com a ampla aplicação de dispositivos eletrônicos de potência, como fontes de alimentação chaveadas nas áreas de comunicação, residência e indústria, a carga não linear na rede elétrica aumentou significativamente. Durante a operação de dispositivos eletrônicos de potência, uma grande quantidade de harmônicos é injetada na rede elétrica, causando problemas como superaquecimento e envelhecimento do isolamento dos equipamentos elétricos, além de causar facilmente mau funcionamento da proteção do relé que coloca em risco a segurança da operação da rede elétrica. Tendo em vista os problemas acima, este artigo combina a influência da tensão do barramento na supressão de harmônicos, deriva a relação quantitativa entre a corrente do barramento, a capacitância paralela e a perda do capacitor e constrói a relação de restrição entre a tensão instantânea, a ondulação e a potência do sistema no valor do capacitor do lado CC com base no equilíbrio de potência e, em seguida, obtém a faixa de valores de capacitância. A exatidão do método de cálculo é verificada por meio de experimentos.
2. Estrutura do circuito principal e princípio de compensação
O sistema adota uma estrutura de topologia trifásica-quatro{1}}fios. O ponto médio do lado DC não está conectado a um indutor. O lado CA é conectado à fonte de alimentação trifásica através de um indutor de interface. O lado CC é conectado a um capacitor de suporte para amortecer a energia harmônica e estabilizar a tensão de suporte do barramento.
3. Projeto do capacitor de barramento
3.1 Análise do valor da tensão do capacitor do barramento
Para obter a inversão completa, o filtro de potência ativo deve fazer com que a tensão de saída no lado do inversor seja maior que o valor de pico da tensão de fase no lado da rede. Quando o ponto médio do capacitor está em curto-com o lado da rede, a relação entre a tensão de saída no lado do inversor e a tensão do capacitor no lado CC pode ser obtida usando a lei KVL no circuito:
A tensão de fase da rede pública de distribuição é de 220 V. Considerando que a tensão de saída do transformador é 10% superior ao valor nominal e ignorando a influência dos harmônicos, o valor de pico da tensão de fase é:
Exemplo=110% ∗ 220 ∗ 2=342.
3.2 Análise da corrente de ondulação do capacitor e perda do capacitor
A troca de energia entre o lado da rede e a carga é obtida principalmente através da capacitância do barramento. Se o valor da capacitância for muito pequeno, o efeito de estabilização da tensão não poderá ser alcançado e a pulsação da tensão no lado CC será grande; se o valor da capacitância for muito grande, embora seja benéfico reduzir a pulsação da tensão, é acompanhado por uma diminuição na resistência em série equivalente, permitindo que a corrente de ondulação aumente, o que aumenta a perda de potência do sistema e o aquecimento do capacitor, afetando a vida útil do capacitor.
4. Resultados experimentais e análises
O modelo foi estabelecido no software de simulação Matlab/Simulink e os parâmetros de simulação foram definidos da seguinte forma: tensão de rede trifásica 220 V/50 Hz; carga trifásica- era retificador não controlado com carga RLC, R=25 Ω, L=1 mH, C=2 mF; a indutância do filtro Lf=2.5 mH entre o APF e a rede, a tensão do lado CC U dc=730 V e a capacitância do lado CC 2 mF.
5.Conclusão
Este artigo descreve o processo de projeto do valor do capacitor do lado CC do filtro ativo paralelo de alta-potência e propõe um método para obter o valor do capacitor do lado CC sob as restrições de tensão do lado CC, corrente de ondulação e potência de saída com base no equilíbrio de potência instantâneo, de modo que o projeto do capacitor do lado CC seja mais preciso e o valor seja mais razoável. Ele também pode projetar o capacitor do lado CC sob diferentes potências de compensação, ondulação permitida ou valor de configuração do lado CC. O experimento verifica a exatidão e eficácia do projeto. O método de projeto proposto e a experiência de engenharia têm certo significado de referência para a pesquisa e aplicação do projeto de capacitores de barramento de outros sistemas de filtros ativos.