התפקיד של פילטרים פעילים שיפור יעילות הכוח מערכות אנרגיה מתחדשת

הגדלה צריכה איכות כוח במערכות אנרגיה מתחדשת

בעוד העולם מאיץ את המעבר שלה למקורות אנרגיה בת קיימא, חוות פוטו-וולטאיות סולריות (PV), טורבינות רוח ומערכות ייצור מתחדשות אחרות מופצות בקנה מידה חסר תקדים.הסוכנות לאנרגיה הבינלאומית (IEA) אשר יכולות להתחדש כמעט 95% מצריכת החשמל העולמית, לעומת 2026 שנים, אך התרחבות מהירה זו מביאה עמה אתגר טכני מתמשך: שמירה על איכות אנרגיה תוך המרת משתנים, לעתים קרובות DC או משתנה באופן משמעותי לקצב חשמל אחד.

הבנה של פילטרים Active Filters: Principles and Types

מסנן פעיל הוא מכשיר אלקטרוני כוח כי הזרקת זרם או מתח לתוך מערכת החשמל כדי לבטל הרמוניות לא רצוי, איזון עומסים, ולשלוט גורם כוח. רכיבי הליבה שלה כוללים את הדופק-width Modulatedle המופנם, DC-link capacitor, ובקר דיגיטלי המשתנה באופן קבוע את קו הנוכחי או מתח.

סוגים עיקריים של פילטרים פעילים

מסננים פעילים מסווגים בדרך כלל על ידי טופולוגיה החיבור שלהם ויכולת פיצוי:

• (FLT:0) מסננים פעילים של לוויינים 1 (FLT:1), מחוברים במקביל לעומס, הם מזריקים זרמים כדי לבטל הרמוניות וגורם כוח הנכון.הם הסוג הנפוץ ביותר עבור יישומים ברמת ההפצה, במיוחד בחוות סולאריות ורוח.
• (FLT:0Series Active filtersFLT:1) - הופץ בסדרה בין המקור לבין העומס, הם פועלים כמקורי מתח מבוקרים כדי לחסום הרמוניות ולסדיר מתח.
• (FLT:0) מסננים פעילים של Hybrid 1 (FLT:1) - לשלב מסנן פעיל חרטה עם מסנן פסיבי קטן כדי להפחית את הדירוג ואת העלות של המרכיב הפעיל תוך שמירה על ביצועים גבוהים.
• (FLT:0) מותני איכות כוח בלתי מזוהים (UPQC)BuildFLT) 1:1 - Integrate Both series ו- tunt פעיל מסננים במכשיר אחד כדי לטפל בו זמנית במתח ובבעיות איכות נוכחיות.

מסננים פעילים מודרניים מעסיקים אסטרטגיות בקרה מתקדמות כגון תורת p-q מיידית (הידועה גם בשם "טרנספורמציה קלארק"), מסגרת ההתייחסות הסינכרון (dq-axis) שליטה, ובקרת חיזוי מודל.אלגוריתמים אלה מאפשרים לפילטר להגיב על מנת לטעון שינויים בתוך המיקרו-שניות, מתן פיצוי כמעט בלתי-נפני ללא קשר לספקטרום הרמוני או לחוסר איזון בשלב.

מדוע מערכות אנרגיה חדשות צריכות פילטרים פעילים

סולרי טורבינות רוח וממירים טורבינות רוח הם לטעון לא ליניארים כי למשוך זרם לא-sinusoid מן הרשת.המעבר הפעולה של טרנזיסטורים דו קוטביים (IGBTs) או MOSFET במגירים כוח אלה מייצרים הרמוניים במספרים של תדירות המעבר 15%.

• הגדלת ההפסד הומימי בהפיטורים ובמוליכים, באופן ישיר צמצום יעילות ההמרה.
• הזדקנות מוקדמת של capacitors ו תאים אלקטרוליטיים בקישור ה- DC.
• מלא תפקוד של הודעות הגנה, מכשירים מ"ר ומערכות תקשורת.
• סיכון של התחדשות עם מסננים פסיביים קיימים או עכבות רשת.

יתר על כן, תקני קישוריות ברשת - כגון IEC 61727 עבור מערכות PV ו- IEEE 1547 לדור מבוזר - נדרשים גנרטורים מתחדשים כדי לשמור על גורם כוח בטווח מוגדר (בדרך כלל 0.95 מוביל/lag). פילטרים פעילים יכולים באופן דינמי להסדיר את הזרקת הכוח תגובתי, לעזור למפעל המתחדש לציית לדרישות אלה תוך הימנעות מתעריפים של מפעילי תועלת.

כיצד פילטרים פעילים משפרים את ההסכמה של כוח

יעילות ההמרה של כוח במערכת אנרגיה מתחדשת היא מוזנחת על ידי ארבעה מנגנוני אובדן עיקריים: הפסדים התנהגות, הפסדים, הפסדים מושרה הרמונית, ושליטה על הפסדים מובילים. פילטרים פעילים לטפל ישירות במנגנון השלישי וסיוע בעקיפין להפחית את האחרים.על ידי ביטול זרמים הרמוניים בשלב של הפיכה משותפת (PCC), מסננים פעילים להפחית את שורש-me-squa (RMS) הנוכחי באמצעות הפחתת התפוקה משמעותית של התפוקה (R) ו-R2i) הן אפילו נגד הפחתת יעילות משמעותית.

השפעה זמנית

גורם אור שמש בעל 100-kW בעל השפעה של THD של 8% עשוי לחוות הפסד נוסף של 23% בפילטרים של מוצרי פילטר ו- AC בהשוואה לפעולה עם THD מתחת ל-3% בשנה, כי 2.5% הפסד מייצג כ-17002 של אנרגיה מבוזבזת - שכן כדי להפחית את היעילות של 26% ל- HIV, כלומר, ירידה של לחץ נמוך יותר, כלומר, כלומר, כלומר, ירידה של 1.5 מעלות צלזיוס, לעומת ירידה של לחץ נמוך יותר מלחץ, לעומת 1.5 מעלות צלזיוס (בדרך כלל) ב-1.5 גרם להפחתה של צריכת חשמל).

אפשרויות ל-Voltage Stability andמקסימום Power Point

מערכות מתחדשות מבוססות על אלגוריתמים בעלי כוח מקסימליים (MPPT) כדי לחלץ את הכוח הגבוה ביותר האפשרי ממערך השמש או טורבינות רוח.וולאג סינגס ונפיחות הנגרמת על ידי איכות כוח ירודה יכול לבלבל את בקר MPPT, מה שגורם לו להתיישב על נקודת הפעלה תת-מדומה של 2MW. פילטרים פעילים עוזרים לשמור על גל יציב במסופים במסופים, המאפשרים MPPT לעקוב אחר תנודות אנרגיה מתקדמת יותר על פני 50 ימים באופן מדויק יותר.

היתרונות של פילטרים פעילים במערכות Renewable

הפחתה מוחלטת של ההתנתקות ההרמוניה (THD)

היתרון העיקרי הוא כוח נקי.פילטרים פעילים יכולים להפחית את המתח THD ממעל 10% ל-3%, ו- THD הנוכחי מ-30% ל-5% - מהסס אפילו את דרישות השירות המחמירות ביותר.כוח נקי זה מקטין את הסיכון להתחממות יתר במשנה ומונע נית של ניתוק ציוד הגנה.

בסביבה הקרובה של Extended Equipment Lifespan

הרמוניים גורמים ללחץ דיאלקטרי מוגבר בחומרי בידוד, המוביל לכישלון מוקדם של מנועים, capacitors, ו- מתגג'אר. פילטרים פעילים להסיר את הלחץ הזה, להאריך את החיים התפעוליים של כל רכיב מטה הזרם של PCC. במקרים רבים, ההחזר על ההשקעה של מסנן פעיל כולל חיסכון מהחלפת ציוד מופרע.

אלקטרומגנטי נמוך (EMI)

הרמוניות גבוהות של קידוד לייצר קרינה ועריכת EMI שיכולה לשבש תקשורת בין מופנים, יומני נתונים ומערכות SCADA. פילטרים פעילים עם הפחתה נאותה של EMI (כולל כור קו משולב) לעזור לשמור על פליטות בתוך CISPR 11 Class A מגבלות, הבטחת ניהול יעיל של מערכת בקרה.

כוח תגובתי ללא oversizing

חברות שירות לעתים קרובות גובות עונשים על צריכת חשמל תגובתית מופרזת.פילטרים פעילים יכולים להזריק או לספוג כוח תגובתי מבוקר, שמירה על גורם כוח כמעט בלתי אחיד.זה מבטל את הצורך להגדיל את דירוג החשמל הנראה של ה- inverter לתמיכה תגובתית, אשר מפחיתה את העלות והמשקל.

מערכת מוגברת יציבות ואינטגרציה עם אחסון אנרגיה

במערכות מתחדשות היברידיות הכוללות אחסון סוללות, מסננים פעילים משפרים את היציבות של מתח האוטובוס DC על ידי מניעת קרוע הרמוני מ propagating דרך מערכת ניהול הסוללה.זה מפחית מתח על תאי סוללה ומשפר את יעילות עגולה., יתר על כן, מסננים פעילים יכולים לתמוך רשתות חלשות על ידי מתן אינרציה וירטואלית ולחות כוח לחות, אשר הוא בעל ערך במיוחד במתחים או ממיקרודים.

שיקולים ודוגמאות אמיתיות בעולם

נקודות אינטגרציה

מסננים פעילים מותקנים בדרך כלל באחת משלוש מיקומים במערכת מתחדשת:

1. (FLT:0) בפלט האינטגרטיבי של ה-FLT:1 - בתוך המתחם המופנם עצמו, כמודול סינון פעיל משולב. כמה מופנים מודרניים בעלי רמה רב-דרגת הטמיעו פונקציונליות מסנן פעילה ישירות.
2. (FLT:0) ב-FLT הראשי של מתג לוח השנהב (FLT:1) - עבור מתקנים מסחריים בינוניים בגודל (50 קילוואט ל 1MW), מסנן פעיל עומד מחובר לאוטובוס AC הראשי מספק פיצוי מרכזי.
3. (FLT:0) בנקודה של הפיכה משותפת (PCC) ,R1:1 - עבור מערכות גדולות של כלי רכב (>1MW), מסננים פעילים שהונחו ב- PCC (לעתים קרובות בצד הבינוני-וולטר באמצעות מהפך צעד) להבטיח כי הצמח כולו עומד בדרישות קוד רשת.

שליטה על Algorithms in Practice

שיטת הבקרה המאומצת ביותר עבור מסננים פעילים במערכות מתחדשות היא מסגרת ההתייחסות הדרגתית (SRF) מדורגות (SRF) אלגוריתם SRF:1 ; הגישה SRF הופכת את זרם שלוש-phase למסגרת הפניה של Dq המסובבת של המעבדים של ABBS (S) ו-ALTS) באופן מהיר יותר, אך תכונות בסיסיות מופיעות ככמויות DC, בעוד שמשתנים נראים כמו ACripds, כגון:

ניתוח עלויות-Benefit Analysis

העלות של מסנן פעיל של 50 עד 150 דולר ל kVA, בהתאם לדירוג ותכונות. עבור מתקן סולארי של 500-kW, מסנן פעיל בגודל של 150 kVA של פיצוי הרמוני יכול לעלות $5,000 ל 22,500 דולר. החיסכון השנתי מחיסכון באנרגיה משופר (1.5% מ- 500 קילוואט בממוצע נשמר, פעמים 8,760 שעות, 000 / Wkh) לסכום נמוך יותר מ- $ ל- 0, 000 דולר ל- 0, לעתים קרובות, 000 $ ל- 0 עד $ ל- 0, 000 לשנה, 000 $ ל- 0, 000 לחודש, 000 עד $ עד $ ל- 0, 000 ל- 0, 000 $ עד $ עד $ עד $ עד $ עד $ ל-250 דולר ל-250 דולר ל-250 דולר ל-250 דולר ל-250 דולר ל-250 דולר) ירידה של חיסכון נמוך יותר מ- 0, 000 עבור פחות מ-250 דולר ל- 0, 000 עבור חיסכון נמוך יותר מ- 0, לעתים קרובות, 000 עד $ עד $ עד $ ל- 0, 000 $ ל-250 דולר ל- 0, 000 עבור חיסכון נמוך יותר מ-250 דולר ל-250 דולר ל-250 דולר ל-250 דולר ל- 0, 000 עד $ ל- 050 שעות בממוצע

מחקר: 10MW Sun Farm with Active filter

(ב) חוות השמש 10MW בדרום קליפורניה חוו בעיות הרמוניות כרוניות לאחר שדרוג למניעים גבוהים יותר של וולטון THD ב- PCC עלה על פני 7%, מה שגרם לצמצום הזמנות ארבע פעמים בחודש, בעל הצמח נסוג 2 -2FET) 2 מ"מפרטים פעילים ב- 1LT2F) בצדדים של הפחתת אנרגיה גבוהה יותר לאחר הגשת T, ירד ל-2.1%, לטמפרטורה גבוהה יותר.

מגמות עתידיות ומסקנות

ככל שהחדירה המתחדשת גדלה, פילטרים פעילים יפתחו בשלושה כיוונים מרכזיים: (FLT:0a בינה מלאכותית (AI)FLT:1 ולמידה מכונה יאפשרו לסננים ללמוד את החתימה ההרמונית של אתר לאורך זמן ולהתאים את התגמול שלהם באופן פעיל יותר מאשר ניטראטים מתקדמים יותר, כלומר, שינוי בכיוון של FLT:2 רחב-bandgapconductorsalphir 3 (ils) ו-Flimateertoto-FLTer (R) ל-FLTertototomine) יפחיתורידים את עצמם באופן יעיל יותר ויותר ניטאריים יותר ויותר ניטאריים של ניטראטים יותר ויותר ניטראטים (מחדשניים).

מסננים פעילים אינם תוספת מותרות, אלא טכנולוגיה בסיסית למקסימום את ההחזר על ההשקעה במערכות אנרגיה מתחדשות.על ידי צמצום ההפסדים ההרמוניים, ייצוב מתח, והשגת כוח תגובתי, הם משפרים באופן ישיר את יעילות ההמרה בכוח על ידי 1.5-3% ומרחיבים את תוחלת החיים של אלקטרוניקה אנרגיה יקרה.עבור פרויקט אנרגיה מתחדשת רציני - בין אם מערך אנרגיה סולארית, חווה רוח מסחרית, או כלי רכב היברידי, הנמצא מאחורי מערכת הפעלה שקטה, באופן יעיל יותר, כמו גם מתכנון פעיל של אנרגיה מתחדשת, כמו גם בעתיד, כמו גם ממעבדת, כמו גם ממעבדת, כמו גם ממעבדת, אשר ימשיך תהליך של אנרגיה מתחדשת, כמו גם ממעבדת, כמו גם יותר, כמו גם יותר, כמו גם ממעבדת, כמו גם יותר, כמו גם ממעבדת יעילה יותר, כמו גם ממעבדת אנרגיה יעילה יותר, כמו גם ממעבדת אנרגיה מתחדשת, כמו גם ממעבדת יעילה יותר, כמו גם ממעבדת יעילה יותר, כמו גם ממעבדת יעילה יותר, כמו גם מנקה יעילה יותר, כמו גם מערכת אנרגיה מתקדמת יותר, כמו גם ממעבדת אנרגיה מתקדמת יותר, כמו גם, כמו גם ממעבדת אנרגיה מתחדשת של שינוי יעיל יותר, כמו גם ממעבדת אנרגיה מתחדשת של