Büyüme Yenilenebilir Enerji Sistemlerinde Güç Kalitesi İçin Gereklidir

Dünya filtreleri sürdürülebilir enerji kaynaklarına geçişini hızlandırıyorken, güneş fotovoltaik (PV) çiftlikleri, rüzgar türbinleri ve diğer yenilenebilir nesil sistemler, farklı olmayan ölçeklerde otomatik olarak dağıtılırken, küresel enerji verimliliğine ilişkin yenilenebilir enerji verimliliğine ilişkin önemli projelerde, enerji verimliliğinin yaklaşık% 95'ini hesaba katacaktır.

Aktif Filtreler: Prensipler ve Türler

Aktif bir filtre, mevcut veya gerilimleri sürekli olarak güncel veya gerilime enjekte eden bir güç elektronik cihazdır, istenmeyen harmonikleri iptal etmek, denge yüklerini düzenlemek ve güç faktörü düzenlemektedir. temel bileşenleri bu sinyali enjekte etmek için bir nabız genişliği değiştirici, DC-link kapasitör ve sabit LC (düşükücük) kontrol cihazı kullanan aktif bir dijital filtreyi içerir.

Aktif Filtreler

Aktif filtreler genellikle bağlantı topoloji ve tazminat yeteneği tarafından sınıflandırılmaktadır:

  • [FONT:0]Shunt aktif filtreler[[Dönetici: 1 ) – Yükle paralel olarak, harmonikleri ve doğru güç faktörü iptal etmek için mevcutları enjekte ederler. Özellikle güneş ve rüzgar çiftliklerinde en yaygın uygulamalardır.
  • [FONT:0] Aktif filtreler[Döneticiler)[Döneticiler)[FONT=0)))) Aktif filtreler[Döneticiler arası seride duruyorlar.
  • [FONT:0]Hybrid aktif filtreler[[Dönetici: 1 ) – Yüksek performans devam ederken küçük bir pasif filtre ile küçük bir filtreyi birleştirin.
  • [FONT:0)Üye Olmayan güç kalitesi şartlayıcılar (UPQC)) - Her iki seriyi de birleştirir ve aynı anda gerilim ve mevcut kaliteli sorunları ele alır. Bunlar büyük yenilenebilir bitkilerde kritik bağlantı noktalarında kullanılır.

Modern aktif filtreler, anlık p-q teorisi gibi gelişmiş kontrol stratejileri kullanıyor (ayrıca Clarke dönüşümü olarak da bilinir), senkronizasyonlu referans çerçevesi (dq-aksi) kontrol ve model tahmin edici kontrol. Bu algoritmalar filtrenin mikrosaniyeler içinde değişiklikler yüklemesine izin veriyor, harmonik spektrum veya faz dengesizliğinden bağımsız olarak.

Yenilenebilir Enerji Sistemleri Neden Aktif Filtrelere İhtiyacınız Var

Güneş dönüştürücüleri ve rüzgar türbini dönüştürücüler, geçiş frekansının birden fazla harmonik olmayan yüklerdir.Intraksiyon işlemi, bağlantılı ekipmanların güvenli ve verimli çalışmasını sağlamak için% 51922'ye göre, toplam harmonik bozulma (THD) ile bağlantılı ekipman kullanımı, aktif filtreleme olmadan, THD seviyelerinin% 10-15'ini aşabilir.

  • transformatörler ve iletkenler içinde artan ohmik kayıplar, doğrudan dönüşüm verimliliğini azaltır.
  • Konseratörlerin ve elektrolitik hücrelerin inverter DC bağlantısındaki yaşlanma.
  • Koruyucu rölelerin, metreleme cihazlarının ve iletişim sistemlerinin Mal işlevleri.
  • Mevcut pasif filtreler veya ızgara engelleyici ile yeniden rezonans riski.

Ayrıca, belirli bir aralıkta (tipik olarak 0.95 lead/lag) bir enerji faktörü korumak için PP 61727, dağıtılmış üretim için PP sistemleri ve IEEE 1547 gibi - belirli bir aralığın içinde bir enerji faktörü korumak için yenilenebilir jeneratörler (tipik olarak 0.95 liderlik / s) Aktif filtreler, verimli bir şekilde reaktif güç enjeksiyonunu düzenleyebilir, yenilenebilir bitki tarifelerine uygun olarak, bu gereklilikleri yerine getirirken, tıbbi tesislere uygun olarak uygun olarak uygun hale getirebilir.

Aktif Filtreler Güç Dönüşüm Verimliliği Verimliliği Verimliliğini Nasıl Geliştirir

Yenilenebilir enerji sisteminde güç dönüşümü verimliliği dört birincil kayıp mekanizma tarafından bozuluyor: iletim kayıpları, geçiş kayıpları, harmonik-indük kayıpları ve üst kayıpları kontrol edin. Aktif filtreler doğrudan üçüncü mekanizmayı ele alıyor ve dolaylı olarak diğerlerinden dolayı (I2R) RMS'nin meydan okuma noktasıyla, uyumlu içerikteki temel miktarı azaltır.

Quantitative Influence

Bir yıl boyunca THD ile çalışan 100-kW ızgarası,% 8'lik bir THD'yi% 2'ye kadar harcayabilir ve ayrıca, aktif filtreler,% 3'ün altında THD'nin enerji yarı iletkenliği ile ilgili olarak harmonik stresi azaltır, bu% 2 kaybı yaklaşık 17520 kWh enerji ısıtabilir - iki ortalama evlere kadar sürebilir.

Gergelik ve maksimum Güç Noktası Takip

İntra bazlı yenilenebilir sistemler, yüksek çözünürlükte en yüksek enerji tasarrufu sağlamak için maksimum güç noktası takipine (MPPT) algoritmaları güvenmektedir.Refer tabanlı yenilenebilir sistemler, zayıf enerji kalitesi ile yollanan uzay çalışmaları, yüksek gerilim dalgalanmalarına neden olan% 1-2 oranında artış göstermiştir.Referans terminallerinde stabil bir gerilim dalgası sağlar, MPPT'nin gerçek en yüksek güç noktasını daha doğru bir şekilde takip etmesine izin verir.

Yenilenebilir sistemlerde Active Filtrelerin Faydaları

Total Harmonic Distortion (THD)

Birincil fayda temiz güçtir. Aktif filtreler,% 3'ten daha azına kadar yüksek gerilim THD'yi azaltabilir ve mevcut THD% 30'dan% 5'e kadar - en sıkı fayda gereksinimlerine bile meydan okumak.Bu temiz güç, aşırı ısıtmada aşırı ısıtımı azaltır ve koruma ekipmanının iptal edilmesini engelleyebilir.

Genişletilmiş Ekipman Lifespan

Harmonics, yalıtım malzemelerindeki dielektrik stresinin artmasına neden oldu, motorların erken başarısızlığına yol açtı, kapasitörler ve bu stresi değiştiriyor, PCC'nin her bileşeninin operasyonel hayatını genişletiyor. Birçok durumda, aktif bir filtrenin yatırım getirisi, ekipman yedeklerinden tasarruf sağlar.

Alt Elektromanyetik Müdahale (EMI)

Yüksek frekanslı harmonikler, dönüştürücüler, veri loggerları ve SCADA sistemleri arasında iletişimin bozulmasına yardımcı olur. Uygun EMI mitigation (tüm lineer reaktörler dahil) ile aktif filtreler CISPR 11 Sınıf A limitleri içinde emisyonları devam ettirir, güvenilir kontrol sistemi işlemi sağlar.

Reaktif Güç Yenidenleme, Oversing olmadan

Ürünler genellikle aşırı reaktif güç tüketimi için cezalar talep eder veya kontrollü reaktif gücü absorbe edebilir, yakın bir güç faktörü korur. Bu, dönüştürücünin görünür gücü derecelendirmesini tekrarlama ihtiyacını ortadan kaldırır, bu da dönüştürücü maliyeti ve ağırlığı azaltır.

Enerji Depolama ile Geliştirilen Sistem İstikrar ve Entegrasyon

Pil depolamasını içeren hibrit yenilenebilir sistemlerde, aktif filtreler, DC otobüs geriliminin optimizasyonunu batarya yönetim sistemi aracılığıyla ortaya çıkarmaktan alıkoyarak geliştirir. Bu, batarya hücreleri üzerinde stresi azaltır ve yuvarlak-trip verimliliğini artırır. Ayrıca, aktif filtreler, sanal inertia ve barajping gücünü sağlayarak zayıf şebekeleri destekler, özellikle de kapalı mikrogridlerde değerlidir.

Uygulama ve Gerçek Dünya Örnekleri

Bütünleme Noktaları

Aktif filtreler genellikle yenilenebilir bir sistemde üç yerden birinde kurulur:

  1. [FONT:0)İstleyicilerde [Döneticileri 1 ) – İndüktif muhafazası içinde, entegre bir aktif filtre modülü olarak. Bazı modern multi- seviyeli inverterler doğrudan aktif filtre işlevselliğine sahiptir.
  2. [FONT:0] Düşük gerilim ana geçiş aşamasında – Orta ölçekli ticari kurulumlar için (50 kW ila 1 MW), ana AC otobüse bağlı bir standalone shunt aktif filtre merkezileştirilmiş tazminat sağlar.
  3. [FONT:0) Ortak darbe (PCC)) noktasında - Büyük yararlı sistemler için (>1 MW), PCC'ye yerleştirilen aktif filtreler (orta-güçlü bir yük devretme dönüştürücüler için) tüm bitkinin ağ kodu gereksinimleriyle karşılaştığını sağlar.

Uygulamada Kontrol Algoritmaları

Yenilenebilir sistemlerdeki en yaygın olarak kabul edilen kontrol yöntemi, temel ağ frekansına dönüşen üç fazlı referans çerçevedir.In this framework, temel bileşenler DC miktarlar olarak görünürken, kontrol cihazı (SRF) kontrol edilebilir ve bu dalgaları kullanarak farklı frekanslar ve sayısal yöntemler kullanarak bu dalgaları kullanarak farklı şekilde genişletir.

Maliyet-Benefit Analizi

Tipik bir şapütücü aktif filtre aralıklarının maliyeti 50 ila 50 $ 'a kadar, ortalama 500 kW $ 'a ve özelliklerine bağlı olarak, yılda 150 kVA'yı şarj etmek için aktif bir filtre büyüklüğüne sahip olmak için 500 kW $ 'a kadar $ 1.500 $ 'a mal olabilir (örneğin, 500 kW'dan fazla tasarruf) ve ortalama olarak tasarruf maliyeti 8,760 saat, $ 0,570 $ 'a kadar, yılda yaklaşık 6,570 $ 'a kadar.

Vaka Çalışması: Active Filter Retrofit ile 10MW Solar Farm

Güney Kaliforniya'daki 10MW güneş çiftliği, yüksek verimli dize dönüştürücülere yükseltmeden sonra kronik harmonik sorunlar yaşadı.Dörtücüler% 7'ye düştü, fayda düzeltme siparişlerini ayda dört kez artırdı. Bitki sahibi, iki 200-Apollü tahliye cezası ve daha yüksek enerji satma aracı tarafından geri alındı.[16]

Yenilenebilir penetrasyon büyüdükçe, aktif filtreler üç anahtar yönde gelişecektir. İlk olarak, [[Dönetici istihbaratı (AI)) ve makine öğrenimi, her iki dönüştürücüde ve aktif filtreler, frekansları reaktif olarak daha yüksek siparişlere adapte etmek yerine proaktif olarak optimize etmeye olanak sağlayacaktır.

Aktif filtreler lüks bir ek-on değil, pahalı enerji elektroniklerinin geri dönüşünü maksimize etmek için temel bir teknolojidir.Bir çatı güneş serisine geri dönmek, ticari bir rüzgar çiftliğini veya verimli filtreler tasarlamakta, doğrudan enerji dönüşüm verimliliğini 1.5-3% ile geliştirir ve pahalı enerji elektroniklerini arttırırlar.