PIAPF aktiver Leistungsfilter

Die Hauptfunktion des PIAPF-Serie aktiver Leistungsfilter besteht darin, den von der Ausrüstung erzeugten Oberschwingungsstrom zu filtern. Sein Arbeitsmodus ist: Echtzeit-Hochpräzisionsabtastung – schnelle Fourier-Analyse – präzise Kompensation des Oberschwingungsstroms am Ausgang.

Durch die Anwendung eines aktiven und proaktiven Ansatzes, basierend auf der digitalen Signalverarbeitungstechnologie von Hochgeschwindigkeits-DSP-Geräten, Algorithmen der schnellen Fourier-Transformation und der Theorie der momentanen Blindleistung, Hochfrequenz-PWM-Ansteuertechnologie usw., erfasst und analysiert der aktive Leistungsfilter PIAPF innerhalb desselben Zyklus nach schneller und kontinuierlicher Erfassung von Netzharmonischen harmonische Ströme in entgegengesetzter Richtung zu denen, die von der Anlage erzeugt werden. Harmonische Ströme gleicher Frequenz und Amplitude werden aktiv ausgefiltert.

Dieses Produkt entspricht der Norm JB/T 11067-2011 „Aktiver Leistungsfilter für Niederspannung“ und verfügt über einen externen Typprüfbericht.

Der Nennfilterstrom eines einzelnen Moduls beträgt 50A / 75A / 100A / 150A / 200A
Der maximale Filterstrom eines einzelnen Schranks beträgt 800A

◆ Schnell: Dynamische Echtzeit-Verfolgung und Kompensation, schnelle Ansprechgeschwindigkeit, momentane Ansprechzeit ≤ 1ms, vollständige Ansprechzeit ≤ 10ms

◆ Fein: Fortgeschrittene FFT- und Symmetrische-Komponenten-Algorithmen, die eine vollständige Kompensation oder selektive Kompensation der 2. bis 61. Harmonischen ermöglichen, mit feiner Filterung

◆ Hohe Effizienz: Bei ausreichender Leistungskonfiguration wird der Oberschwingungsgehalt auf ≤ 5 % gehalten, mit hoher Filtereffizienz, geringem Leistungsverlust und unbeeinflusst von Netzimpedanz

◆ Stabilität: Die perfekte LCR-Ausgangsschaltung und Software-Dämpfungs-Algorithmen unterdrücken Überlast automatisch, ohne Resonanzrisiko. Mehrere Schutzfunktionen gewährleisten sicheren und zuverlässigen Betrieb des Systems

◆ Integration: Kann Oberschwingungsströme, Blindleistung und unsymmetrische Dreiphasenbelastung kompensieren – mehrere Funktionen in einem Gerät

◆ Intelligenz: Selbstdiagnose von Fehlern, Aufzeichnung historischer Ereignisse, RS485-Schnittstelle + Standard MODBUS-Kommunikationsprotokoll, Fernüberwachung

Komponentenaufbau

◆ IGBT Hochfrequenz-Leistungselektronik-Schalter

◆ Hochwertiges DC-Unterstützungs-Energiespeichersystem

◆ LCR-Ausgangsmodul

◆ DSP-Datenverarbeitungs- und Kommunikationskomponenten

◆ FPGA-Impuls- und Schutzlogikverarbeitungskomponenten

◆ Touch-LCD-Display, effizientes UI-Interface

• Konstruktion und Auswahl

Harmonische Kapazitätsauslegung

Für großkapazitive harmonische Quellen ist eine Behandlung vor Ort geeignet, wobei die punktuelle Behandlung wirtschaftlicher und sinnvoller ist; für kleinkapazitive, verteilte harmonische Quellen, aufgrund großer harmonischer Schwankungen und vieler Zufallsfaktoren, die zu unregelmäßigen Änderungen der Harmonischenordnungen und -inhalte führen, ist eine zentrale Behandlung geeignet.

Aufgrund der Fließ- und Schwankungseigenschaften von Harmonischen ist es bei der Notwendigkeit, ein Konzept zur Behandlung von Harmonischen oder eine Filtervorrichtung für Harmonische auszulegen, möglich, die Harmonischen-Daten mithilfe eines Netzqualitätsanalysators zu messen. Diese Situation gilt für die Behandlung von Harmonischen in bereits in Betrieb genommenen Stromnetzen oder in Stromnetzen, bei denen eine Erhöhung der Kapazität erforderlich ist. Selbstverständlich ist es zur Gewährleistung der Zuverlässigkeit und Genauigkeit der Messdaten erforderlich, mit dem Arbeitsprinzip und Prozess der Harmonischen-Quellen vertraut zu sein, die Struktur des Stromnetzes zu kennen und zuverlässige Harmonischen-Messgeräte sowie genaue Messmethoden gemäß den Anforderungen des Anhangs D der Norm GB/T 14549-1993 "Power Quality - Public Power Grid Harmonics" anzuwenden. Für Neubauprojekte, die sich lediglich in der Planungsphase befinden, können Elektroplaner jedoch keine ausreichenden Harmonischen-Daten der elektrischen Geräte erhalten. Vor diesem Hintergrund wurden durch Messungen und Erfahrungsaustausch aus zahlreichen Branchen empirische Formeln ermittelt, auf die sich Elektroplaner bei der Planung und Ausarbeitung stützen können.

Die folgenden empirischen Formeln können die Konstruktionsanforderungen erfüllen, und das aktive Filtergerät kann gemäß dem berechneten Harmonischenstrom ausgewählt werden.

◆ Zentrale Behandlung:

Die zentrale Kompensation eignet sich für Stromversorgungssysteme mit vielen verschiedenen Lasten, einer großen Anzahl von verstreuten nichtlinearen Lasten und geringem Harmonischenanteil einzelner nichtlinearer Lasten. PIAPF-Aktivfiltergeräte können am Niederspannungs-Einspeiseende des Stromnetzes installiert werden, um vorhandene Harmonische im Stromversorgungssystem umfassend zu behandeln.

* Hinweis: Die obige Formel gilt für die zentrale Behandlung auf der Sekundärseite des Transformators.

Wobei: S: Leistung des Transformators; U: Nennspannung der Sekundärseite des Transformators; K: Lastfaktor; IHR: Harmonischer Strom; THDi: Gesamte Stromverzerrung durch Harmonische.

Wertebereich:

K steht für die Belastungsrate des Transformators, deren Wertebereich bei der Transformatorauslegung 0,6 bis 0,85 beträgt; THDi ist die einzige Variable in der obigen Formel, deren Wertebereich von verschiedenen Branchen und unterschiedlichen Lasten innerhalb jeder Branche abhängt.

◆ Direkte Behandlung vor Ort:

Die direkte Kompensation vor Ort eignet sich für Stromversorgungssysteme mit einzelnen Lasten, die einen hohen Gehalt an Oberschwingungen aufweisen und räumlich verteilt sind. Durch die Installation von aktiven PIAPF-Filtern am Eingang der Last kann eine ideale Behandlungswirkung erzielt werden. Falls im Stromversorgungssystem eine Last mit starken Oberschwingungen vorhanden ist, kann die direkte Behandlung ebenfalls am Eingang dieser Last durchgeführt werden. Die Berechnung erfolgt mithilfe der untenstehenden Formel 2.

Wobei I den Nennstrom des Geräts repräsentiert. Die obige Formel berücksichtigt lediglich den Betrieb der Last unter Volllast (K=1). Im Design muss jedoch der tatsächliche Betriebswert von K berücksichtigt werden, wie in Formel 3 dargestellt.

◆ Abschätzformel:

Die Abschätzformel 4 kann in der täglichen Planung verwendet werden:

Auf Grundlage des oben berechneten harmonischen Stroms und gemäß den vorhandenen Modellen der PIAPF-Produkte wird die zu installierende Kapazität bestimmt. Die installierte Kapazität von PIAPF kann gemäß Formel 5 ausgewählt werden, wobei der vorangehende Faktor sicherstellt, dass der APF über eine gewisse Reserve verfügt.

IA repräsentiert die installierte Kapazität des APF, und IHR repräsentiert den harmonischen Strom.

Hinweis: Aus der obigen Analyse lässt sich ableiten, dass THDi die Hauptvariable ist, deren Wert sich an der „Schnellreferenztabelle zur APF-Auswahl“ sowie der „Zusammenfassung der Harmonischenkompensation in verschiedenen Branchen“ orientieren kann.

Zusammenfassung der Harmonischenkompensation in verschiedenen Branchen

Hauptkennzeichen von Oberschwingungen, die durch verschiedene Lastgeräte erzeugt werden

Die Anzahl der ● zeigt das Verschmutzungsniveau der Oberschallquelle an. ●●● bedeutet schwere Verschmutzung; ●● bedeutet moderate Verschmutzung; ● bedeutet geringe Verschmutzung.

In der Regel weisen Geräte, die Einzelphasen-Gleichrichterschaltungen enthalten, alle ungeradzahligen Oberschwingungen im charakteristischen Oberschwingungsspektrum auf.

Die charakteristischen Oberschwingungen von dreiphasigen Gleichrichtergeräten folgen den folgenden Regeln: Geräte, die Sechspuls-Gleichrichterschaltungen enthalten, haben charakteristische Oberschwingungsfrequenzen von 5, 7, 11, 13, 17, 19..., d.h. 6K±1, wobei K=1, 2, 3... natürliche ganze Zahlen sind; wenn die interne Gleichrichterschaltung des Geräts aus einer Zwölfpuls-Schaltung besteht, sind die charakteristischen Oberschwingungsfrequenzen 11, 13, 23, 25..., d.h. 12K±1, wobei K=1, 2, 3... natürliche ganze Zahlen sind.