Trofazni aktivni energetski filtar s prediktivnim određivanjem referentne struje
Sažetak
U ovom je radu opisan paralelni aktivni energetski filtar koji poništava više harmonike struje u električnoj mreži. Aktivni filtar rabeći trofazni izmjenjivač injektira u mrežu odgovarajući valni oblik struje koji će poništiti harmonička izobličenja tako da je struja mreže praktično sinusnog valnog oblika. Upravljanje se obavlja u vremenskom području rabeći tri neovisna histerezna regulatora koji na temelju referentnih struja generiraju upravljačke signale za izmjenjivač. Referentna se struja definira kao razlika stvarne struje trošila i njezinog osnovnog harmonika. Da bi se dobila referentna struja bez vremenskog kašnjenja, za određivanje osnovnog harmonika primjenjen je filtarski sustav s prediktivnom strukturom koju čini kaskadna veza niskopropusnog digitalnog Chebyshevljevog filtra i prediktivnog digitalnog filtra. Niskopropusnim se filtrom iz struje trošila izlučuje njen osnovni harmonik, a prediktivni filtar poništava kašnjenje koje unosi niskopropusni filtar. Koeficijenti prediktivnog FIR filtra za predviđanje sinusnog signala određeni su primjenom Lagrangeovih multiplikatora. Oduzimanjem izlučenog osnovnog harmonika struje trošila od njene trenutne vrijednosti dobije se referentna struja aktivnog filtra bez vremenskog kašnjenja. Simulacijom na računalu matematičkog modela filtarskog sustava s prediktivnom strukturom potvrđena je njegova primjenjivost u sustavu za određivanje referentne struje aktivnog filtra. Simulacijom rada jednofaznog i trofaznog aktivnog energetskog filtra s prediktivnim određivanjem referentne struje u stacionarnim i dinamičkim režimima rada određene su osnovne značajke aktivnog filtra. U svrhu eksperimentalne provjere rezultata izrađena je laboratorijska maketa paralelnog aktivnog energetskog filtra nominalne snage 16, 5 kVA bazirana na izmjenjivaču realiziranom pomoću inteligentnog energetskog modula (IPM-a) sa 6 IGBT-ova. Algoritam za određivanje referentne struje pomoću filtarskog sustava s prediktivnom strukturom implementiran je na DSP-u, a regulacija struje je ostvarena pomoću tri nezavisna histerezna regulatora struje. Učinkovitost realizirane laboratorijske makete aktivnog energetskog filtra potvrđena je i eksperimentalno. Mjerenja dobivena spajanjem aktivnog filtar na električnu mrežu s različitim tipovima trošila uspoređena su s rezultatima simulacije. Uočava se jako dobro slaganje eksperimentalnih i simulacijskih rezultata. Pokazalo se da aktivni filtar uspješno poništava harmonike struje kako u stacionarnom režimu tako i dinamičkom režimu rada električne mreže.
Tomislav Kilić
Redoviti profesor u trajnom zvanju | Katedra za električna mjerenja
Redoviti profesor u trajnom zvanju na Fakultet elektrotehnike, strojarstva i brodogradnje u Splitu. Njegovi znanstveni i stručni interesi usmjereni su na problematiku kakvoće električne energije, analizu signala u elektroenergetskim sustavima i mjerenje procesnih veličina, uz značajnu ulogu u akademskom i administrativnom životu Sveučilišta u Splitu.