Сравнительный анализ методов управления параллельным активным фильтром по критерию минимума коэффициента нелинейных искажений

Abstract

В настоящее время происходит увеличение темпов роста энергопотребления, что подтверждается механизацией промышленной и бытовой сфер, возрастанием энергозатрат на обеспечение качества жизни, а также наступившей эрой электромобилей. При этом актуальными становятся вопросы рационального, эффективного использования источников энергии. В частности, в электроэнергетике актуальным направлением является применение силовых активных фильтров (САФ). Достоинством САФ является способность одновременно компенсировать как реактивную мощность электрической нагрузки на основной частоте, так и высшие гармонические искажения, что позволяет существенно повысить качество электроэнергии в распределительных сетях. Реализация систем управления САФ на основе теории мгновенной мощности (pq-теории) за последние десятилетия получила значительное развитие. Данный подход обеспечивает эффективную компенсацию в установившихся режимах, однако его эффективность снижается при динамических изменениях характера нагрузки. Наиболее прогрессивными являются методы управления САФ, основанные на использовании нейронных сетей и цифровой обработки сигнала. В большинстве случаев в качестве базового элемента нейронной сети используется адаптивный пороговый логический элемент (Adaline), который представляет собой цифровой КИХ-фильтр второго порядка, настраиваемый с помощью алгоритма наискорейшего спуска. Такая структура позволяет осуществлять адаптивную фильтрацию гармонических составляющих в реальном масштабе времени. Вместе с тем применение технологий цифровой обработки сигналов позволяет использовать адаптивные методы спектрального оценивания и подавления помех, которые обеспечивают возможность регуляторам подстраивать в режиме реального времени свои параметры при изменении несинусоидального режима в сети. Это особенно важно при работе с импульсной электрической нагрузкой, характеризующейся быстрыми изменениями спектрального состава тока. В статье проведен анализ известных методов управления САФ для электрических цепей при подключении импульсной электрической нагрузки. Установлено, что наиболее эффективным по критерию минимизации коэффициента гармонических искажений тока (THD) при времени установления переходного процесса t £ 0,01 с является адаптивный метод, где THD после подключения САФ составляет 1,57 %, что подтверждает высокую эффективность интеллектуальных алгоритмов управления для обеспечения качества электроэнергии в современных электроэнергетических системах.