Filtres Actius de Potencia - Jcee Actius de Po… · Topologies bàsiques de filtrat [4]...

JCEE’06

Filtres Actius de Potencia

Manuel Lamich Arocas

JCEE’06 Filtres Actius de Potencia 2

Índex de la presentació

• ¿Que es un Filtre Actiu de Potència?• Fonts i tipus de pertorbacions conduïdes• Topologies bàsiques de filtrat• Diagrama de blocs d’un filtre actiu• Aplicacions de les diferents estructures• Obtenció Consignes• Topologies dels Convertidors• Conclusions• Referències


¿Que es un filtre actiu de potència?

Carrega no lineal [1]

Filtre Actiude Potencia

Carrega no lineal [2]

Carrega no lineal [n]

Xarxade baixa tensió

Ixarxa

VcarregesVxarxa

Icarreges


Tasques d’un filtre actiu

• Reducció dels harmònics de corrent consumits de la xarxa– Reducció de la corrent per el neutre

• Reducció dels harmònics de tensió en les càrregues

• Correcció del factor de potencia• Equilibrat del corrent i la tensió entre les fases• Reducció del Flicker • Regulació´o de la tensió


Altres nomenclatures emprades

• “Harmonic Power Filter” HPF• “Active Power Line Conditioners” APLC• “Unified Power Quality Conditioner” UPQC• “Universal Power Flow Controller” UPFC• “Universal Power Conditioner” UPC• “Instantaneous Reactive Power

Compensators” IRPC• “Active Power Quality Conditioners” APQC


Fonts habituals i tipus de pertorbacions conduïdes [1]

VX

ZX

I IC

Icarrega


Fonts habituals i tipus de pertorbacions conduïdes [2]

VX

ZX

I VC

Icarrega


FiltreSèrie

Topologies bàsiques de filtrat [1]Filtres Sèrie y Paral·lel

FiltreParal·lel



Carreguesno

lineals

Carreguesno

lineals

I IF

I

VF


Topologies bàsiques de filtrat [2]Combinacions de filtres

VX

ZX

IVF I IF

VX

ZX

I

VF



VX

ZX

I IF

VX

ZX

I IF



VX

ZX

I

IF

IVF


Exemple Filtre Actiu combinat Sèrie i Paral·lel


Exemple Filtre Actiu + Banc de Condensadors

n STEPS SCB

CURRENT CALCULATIONAND POWER FACTOR

CONTROLER

CURRENTCONTROL

LOADS

SWITCHINGCONTROL

VOLTAGESOURCE

INVERTER

SWITCHINGCONTROL

SUPPLY LINE


Diagrama de blocs d’un filtre actiu

Control Modulació ConvertidorObtencióConsignes

EmmagatzematgeEnergia

XARXAMESSURA


Aplicacions de les diferents estructures

• Filtres sèrie– Reducció harmònics de tensió a la càrrega– Regulació de tensió– Reducció del Flicker y microtalls de tensió

• Filtres paral·lel– Reducció dels harmònics de corrent– Compensació del factor de potència– Reducció de la corrent pel neutre


Obtenció de consignes

• Mètodes “Temporals”

• Mètodes Freqüencials


Mètodes “Temporals”

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1-2

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

2

t(s)

I(A

)

Corriente de carga y Corriente de línea

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1-2

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

2

t(s)

I(A

)

Corriente Filtro

Corrent de carrega i Corrent de línea

Corrent pel Filtre


Mètodes “Freqüencials”

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1-2

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

2Corriente de carga y Corriente de línea

t(s)

I(A

)

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1-2

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

2

t(s)

I(A

)

Corriente Filtro

Corrent de carrega i Corrent de línea

Corrent pel Filtre


Obtenció de consignes (Teoria de la potencia instantania)

Transformadad-q

iuiviw

id

iqFiltre Pas

baixTransformada

inversa d-q

id

iq

+qi

PIvdc

+

vdc*

Control de la tensió delbus DC

PLLvu generació

sin i cos

KvINVu

vINVv

vINVw

iuiviw

*

*

*


Obtenció de consignes (Filtre Híbrid)

WindowedFilter

20ms

PLLiF*

P

Q

PI

PI

mains

V1

50HzPatern

Generator

Phase

Amp

Zero crosingdetector

vCC*

iL iL

iH*

iX*

vCC

vX

vX

iL

vDC

V DC

*

K C

iCC*

iAC*

Tt

t

dt.i.vT

1P

Tt

t

2j dt.e.i.v

T1Q

PQta

n1


Obtenció de consignes (freqüència xarxa variable) [1]


Obtenció de consignes (freqüència xarxa variable) [2]

ZEROORDERHOLD

fs=25kHz

iL

j

psj

jL wij

1*

k

psk

kL wik

1

*

2

2*),( psjsinpsjtriangwj

22cos*),( pskpsktriangwk

ZEROORDERHOLD

ZEROORDERHOLD

ps

j=ps

k=ps

c

s

22 cs

csarctg

SINUSOIDALGENERATOR

Amplitude

Phase

iref

A

C

B

D


Obtenció de consignes (freqüència xarxa variable)


Evolució de la consigna


Diversos Inversors de tensió (VSI)

VR VS VT

T1 T3 T5

T2 T4 T6

VR VS VN

T1 T3 T7

T2 T4 T8

T5

T6

VT


VSI de 3 branques i 4 fils

T1 T3

T2 T4

T5

T6

L1

L2

L3

N

+

-VDC1

VNVTVSVR

LC LC LC

+

-VDC2


VSI de 3 branques i 4 filsFiltre híbrid

T1 T3

T2 T4

T5

T6

L1

L2

L3

N

+-

+

-VDC

VNVTVSVR

CC

LC

CC

LC

CC

LC

+-

+-

VAC+ VDC VAC+ VDC VAC+ VDC


CSI de tres branques

LI R

VT

T1

T2

T3

T4

T5

T6

I S

I T

VS

VR

RED


Resultat de l’aplicació d’unfiltre paral·lel monofàsic


Resultat de l’aplicació d’unfiltre paral·lel trifàsic


Resultat de l’aplicació d’unfiltre híbrid paral·lel trifàsic [1]

0.25 0.26 0.27 0.28 0.29 0.3 0.31 0.32 0.33 0.34 0.35

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

time(s)

Curr

ent(

A)


Resultat de l’aplicació d’unfiltre híbrid paral·lel trifàsic [2]

(25A, 5ms)

(50A,5ms)

Corrent de línea

Corrent de carrega


Conclusions

• Moltes de les càrregues connectades a la xarxa no son lineals

• Per reduir els harmònics generats per les càrregues no lineals cal col·locar filtres

• El tipus de filtres a col·locar depèn del tipus de càrregues

• Els filtres actius permeten reduir diversos tipus de pertorbacions

• Les prestacions d’un filtre actiu depenen de diversos paràmetres de disseny


Referències

• Fang Zheng Peng, “Application Issues of Active Power Filters”, IEEE Industry Applications Magazine, September/October 1998, pp 21-30.

• Hirofumi Akagi, “Trends in active Power Line Conditioners”, IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 9 No. 3 May 1994, pp 263-268.

• Bhim Singh, Kamal Al-Haddad, Ambrish Chandra, “A Review of Active Filters for Power Quality Improvement”, IEEE Transactions on Industrial Electronics Vol. 46 No. 5, October 1999, pp. 960-971.

• Fang Zheng Peng “Harmonic Sources and Filtering Approaches”, IEEE Industry Applications Magazine, July/August 2001, pp 18-25.

Filtres Actius de Potencia - Jcee Actius de Po… · Topologies bàsiques de filtrat [4]...

Documents

Transcript of Filtres Actius de Potencia - Jcee Actius de Po… · Topologies bàsiques de filtrat [4]...