วิธีลดแรงดันที่ไม่ใช่ไซน์ไซด์

ผู้ใช้ไฟฟ้าจำนวนหนึ่งมีการพึ่งพาการใช้กระแสไฟฟ้าแบบไม่เชิงเส้นกับแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ เนื่องจากพวกเขาใช้กระแสที่ไม่ใช่ไซน์จากเครือข่าย... กระแสที่ไหลจากระบบผ่านองค์ประกอบของเครือข่ายทำให้เกิดความไม่ - แรงดันไซน์ลดลงซึ่ง "ทับ" แรงดันที่ใช้และบิดเบือน ความผิดเพี้ยนของแรงดันไฟฟ้าไซน์เกิดขึ้นที่โหนดทั้งหมดจากแหล่งจ่ายไฟไปยังตัวรับไฟฟ้าแบบไม่เชิงเส้น

แหล่งที่มาของการบิดเบือนฮาร์มอนิกคือ:

• เตาอาร์คสำหรับการผลิตเหล็ก,

• ตัวแปลงวาล์ว,

• หม้อแปลงที่มีลักษณะโวลต์แอมแปร์ไม่เป็นเชิงเส้น

• ตัวแปลงความถี่,

• เตาเหนี่ยวนำ,

• เครื่องจักรไฟฟ้าหมุน,

• ขับเคลื่อนโดยตัวแปลงวาล์ว

• เครื่องรับโทรทัศน์,

• หลอดฟลูออเรสเซนต์,

• โคมไฟปรอท

สามกลุ่มสุดท้ายมีลักษณะความผิดเพี้ยนของฮาร์มอนิกในระดับต่ำของเครื่องรับแต่ละเครื่อง แต่มีจำนวนมากที่กำหนดระดับฮาร์มอนิกที่มีนัยสำคัญแม้ในเครือข่ายไฟฟ้าแรงสูง

ดูสิ่งนี้ด้วย: แหล่งที่มาของเสียงประสานในเครือข่ายไฟฟ้า และ เหตุผลสำหรับการปรากฏตัวของฮาร์มอนิกที่สูงขึ้นในระบบไฟฟ้าสมัยใหม่

วิธีลดแรงดันไฟฟ้าที่ไม่ใช่ไซน์สามารถแบ่งออกเป็นสามกลุ่ม:

ก) โซลูชันลูกโซ่: การกระจายโหลดแบบไม่เชิงเส้นบนระบบบัสแยกต่างหาก การกระจายโหลดในหน่วยต่างๆ ของ SES ด้วยการเชื่อมต่อของมอเตอร์ไฟฟ้าแบบขนานกับพวกมัน การจัดกลุ่มของตัวแปลงตามรูปแบบการคูณเฟส การเชื่อมต่อของ โหลดไปยังระบบไฟฟ้าที่สูงขึ้น

b) การใช้อุปกรณ์กรอง การรวมโหลดของตัวกรองเสียงสะท้อนย่านความถี่แคบ การรวมอุปกรณ์ชดเชยตัวกรอง (FCD) แบบขนาน

c) การใช้อุปกรณ์พิเศษที่มีระดับการสร้างฮาร์โมนิกที่สูงขึ้นในระดับที่ลดลง การใช้หม้อแปลง "ไม่อิ่มตัว" การใช้ตัวแปลงหลายเฟสที่มีคุณสมบัติด้านพลังงานที่ดีขึ้น

การพัฒนา พื้นฐานองค์ประกอบของอิเล็กทรอนิกส์กำลัง และวิธีการใหม่ในการมอดูเลตความถี่สูงนำไปสู่การสร้างอุปกรณ์ประเภทใหม่ในปี 1970 ปรับปรุงคุณภาพไฟฟ้า – ฟิลเตอร์แบบแอคทีฟ (AF)... การจำแนกประเภทของฟิลเตอร์แบบแอคทีฟออกเป็นอนุกรมและแบบขนานในทันที รวมถึงแหล่งกระแสและแรงดัน ซึ่งนำไปสู่วงจรหลักสี่วงจร

แต่ละโครงสร้างทั้งสี่ (รูปที่ 1.6) กำหนดวงจรตัวกรองที่ความถี่ในการทำงาน: สวิตช์ในตัวแปลงและประเภทของสวิตช์เอง (สวิตช์สองทางหรือทางเดียว) ในฐานะที่เป็นอุปกรณ์เก็บพลังงานในตัวแปลงที่ทำหน้าที่เป็นแหล่งกระแส (รูปที่ 1.a, d) จะใช้ ตัวเหนี่ยวนำและในตัวแปลงซึ่งทำหน้าที่เป็นแหล่งจ่ายแรงดัน (รูปที่ 1.b, c) ใช้ความจุ

รูปที่ 1.ประเภทหลักของตัวกรองที่ใช้งานอยู่: a - แหล่งกระแสแบบขนาน; b - แหล่งจ่ายแรงดันแบบขนาน c - แหล่งจ่ายแรงดันแบบอนุกรม d - แหล่งกระแสแบบอนุกรม

เป็นที่ทราบกันดีว่าความต้านทานของตัวกรอง Z ที่ความถี่ w เท่ากับ

เมื่อ ХL = ХC หรือ wL = (1 / wC) ที่ความถี่ w เรโซแนนซ์ของแรงดันไฟฟ้าซึ่งหมายความว่าความต้านทานของตัวกรองสำหรับส่วนประกอบฮาร์มอนิกและแรงดันไฟฟ้าที่มีความถี่ w เท่ากับศูนย์ ในกรณีนี้ ส่วนประกอบฮาร์มอนิกที่มีความถี่ w จะถูกดูดซับโดยตัวกรองและจะไม่ทะลุผ่านเครือข่าย หลักการของการออกแบบตัวกรองเรโซแนนซ์ขึ้นอยู่กับปรากฏการณ์นี้

ในเครือข่ายที่มีการโหลดแบบไม่เชิงเส้น ฮาร์โมนิกส์ของอนุกรมมาตรฐานจะเกิดขึ้น ซึ่งหมายเลขลำดับคือ ν 3, 5, 7, …..

รูปที่ 2 วงจรสมมูลของตัวกรองเสียงสะท้อนกำลัง

โดยคำนึงถึงว่า XLν = ХL, ХCv = (XC / ν) โดยที่ XL และ Xc คือความต้านทานของเครื่องปฏิกรณ์และตัวเก็บประจุที่ความถี่มูลฐาน เราได้รับ:

ตัวกรองที่นอกเหนือจากการกรองเสียงประสานจะสร้าง พลังงานปฏิกิริยาและชดเชยการสูญเสียพลังงานเครือข่ายและแรงดันไฟฟ้า เรียกว่าตัวกรองชดเชย (PKU)

หากอุปกรณ์นอกเหนือจากการกรองฮาร์โมนิกที่สูงขึ้นแล้ว ยังทำหน้าที่ปรับสมดุลแรงดันไฟฟ้า อุปกรณ์ดังกล่าวจะเรียกว่า ตัวกรองสมดุล (FSU)... โครงสร้าง FSU เป็นตัวกรองแบบอสมมาตรที่เชื่อมต่อกับแรงดันไฟฟ้าสายของเครือข่าย ทางเลือกของแรงดันไฟฟ้าที่วงจรตัวกรอง FSU เชื่อมต่ออยู่ ตลอดจนอัตราส่วนพลังงานของตัวเก็บประจุที่รวมอยู่ในเฟสของตัวกรอง จะพิจารณาจากสภาวะสมดุลของแรงดันไฟฟ้า

เป็นไปตามข้างต้นว่าอุปกรณ์เช่น PKU และ FSU ทำงานพร้อมกันกับอุปกรณ์หลายตัว ตัวบ่งชี้คุณภาพไฟฟ้า (ไม่ใช่ไซน์, ความไม่สมมาตร, ความเบี่ยงเบนของแรงดันไฟฟ้า) อุปกรณ์ดังกล่าวสำหรับปรับปรุงคุณภาพพลังงานไฟฟ้าเรียกว่าอุปกรณ์เพิ่มประสิทธิภาพมัลติฟังก์ชั่น (MOU)

ความได้เปรียบในการพัฒนาอุปกรณ์ดังกล่าวเกิดขึ้นเนื่องจากการโหลดตัวแปรของประเภทอย่างกระทันหัน เตาหลอมเหล็กอาร์ค ทำให้เกิดความผิดเพี้ยนของแรงดันไฟฟ้าพร้อมกันสำหรับตัวบ่งชี้จำนวนหนึ่ง การใช้ MOU ให้โอกาสในการแก้ปัญหาอย่างครอบคลุมในการรับรองคุณภาพไฟฟ้าเช่น พร้อมกันสำหรับตัวบ่งชี้หลายตัว

หมวดหมู่ของอุปกรณ์ดังกล่าวรวมถึงแหล่งพลังงานปฏิกิริยาสถิตความเร็วสูง (IRM)

ตามหลักการควบคุมของพลังงานปฏิกิริยา IRM สามารถแบ่งออกเป็นสองกลุ่ม: แหล่งพลังงานปฏิกิริยาคงที่ความเร็วสูงของการชดเชยโดยตรง แหล่งพลังงานปฏิกิริยาคงที่ความเร็วสูงของการชดเชยทางอ้อม... โครงสร้างของ IRM แสดงอยู่ในรูปที่ 3 , a, b ตามลำดับ อุปกรณ์ดังกล่าวซึ่งมีความเร็วในการตอบสนองสูงสามารถลดความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าได้ การปรับทีละขั้นตอนและการมีอยู่ของตัวกรองทำให้สมดุลและลดระดับฮาร์มอนิกที่สูงขึ้น

ในรูป 3 มีการนำเสนอวงจรชดเชยโดยตรงที่แหล่งพลังงานปฏิกิริยา "ควบคุม" ถูกเปลี่ยนโดยวิธีการ ไทริสเตอร์ ธนาคารตัวเก็บประจุ แบตเตอรี่มีหลายส่วนและช่วยให้คุณเปลี่ยนพลังงานปฏิกิริยาที่สร้างขึ้นได้โดยไม่แยกส่วน ในรูป 3b กำลัง IRM จะแปรผันตามการปรับเครื่องปฏิกรณ์ ด้วยวิธีการควบคุมนี้ เครื่องปฏิกรณ์จะใช้พลังงานปฏิกิริยาส่วนเกินที่เกิดจากตัวกรองดังนั้นวิธีการนี้เรียกว่าการชดเชยทางอ้อม

รูปที่ 3 บล็อกไดอะแกรมของ IRM แบบมัลติฟังก์ชั่นที่มีการชดเชยโดยตรง (a) และทางอ้อม (b)

การชดเชยทางอ้อมมีข้อเสียหลักสองประการ: การดูดซับพลังงานส่วนเกินทำให้เกิดการสูญเสียเพิ่มเติม และการเปลี่ยนกำลังเครื่องปฏิกรณ์โดยใช้มุมควบคุมวาล์วจะนำไปสู่การสร้างฮาร์มอนิกที่สูงขึ้นเพิ่มเติม