Разработка принципов активной фильтрации тока сетевых источников электропитания средств связи, страница 2

преобразователе и вид самих ключей (двунаправленный или однонаправленный ключ). В качестве накопителя энергии в преобразователе, служащем источником тока (рис.1,а,г), используется индуктивность, а в преобразователе, служащем источником напряжения (рис.1,б,в), используется ёмкость.

Рис.2. Принципиальная схема гибридного фильтра.

Следующим этапом в развитии этого направления стала работа, сделанная в лаборатории в Пенсильвании по гибридным фильтрам (ГФ) /2/. Гибридный фнльтр (рис 2.) представляет выгодную комбинацию пассивных и активных фильтров, в которых преобразователь играет роль подстроечного элсмента, служащего для повышения добротности пассивного фильтра. При этом мощность активного элементая значительно снижается по сравнению с активным фнльтром. В работе проведено сравнение экономической эффективности активных фильтров с дополнительным сопротивлением, снижающим мощность АФ, и гибридным фильтром. Рассмотрены результаты физического макетирования.

В связи с тем, что наиболее широко распространенным видом нелинейных нагрузок являются выпрямители, то альтернативным решением проблемы высших гармоник может быть введение в схему выпрямителя коррсктора реактивной мощности. Однако этот приём возможен только при проектировании нового оборудования. Корректор мощности представляет собой ре гулягор постоянного тока повышающего типа; одновременно с коррекцией коэффициента мощности  стабилизируется выходное напряжение выпрямителя. Вопросам анализа н разработке таких устройств посвящено много работ. Дргой подход к решению этой проблемы заключается в замене диодов (или тиристоров) выпрямителя полностью управляемыми приборами (транзисторами или запираемыми тиристорами) и переходе к активному управлению потоком энергии. Последний метод не всегда целесообразен с экономической точки зрения, поэтому  не нашёл широкого применения.

К сожалению, теоретическое обоснование принципов анализа и построения систем с активной фильтрацией разработано недостаточно подробно. Эта теория основана на теории мощности в нелинейных цепях /3/. В основу такого метода положены спектральный метод и вычисление, проводимости цепи фильтра и входного источника напряжения на различных частотах.

Другой подход к анализу работы активного фильтра изложен в ряде статей, но наиболее подробно в /4/. Анализ основан на матричных уравнениях активной и реактивной мощности для каждой гармоники в трёхфазной системе, из которых выводятся уравнения работы активного фильтра через модулирующую функцию и определена связь модулирующей функции с переключающей функцией ключей фильтра.

Развитие этот метод получил в /5/, где подробно paccмотрены вопросы энергетических потоков в системе с активным фильтром, вычислены составляющие мощности в системе для управления фильтром, проведено моделирование системы с различными нагрузками. Выделены две основные стратегии в управлении фильтром: обеспечение оптимального потока мощности от источника к нагрузке и наиболее частная задача - приведение потребляемого тока источника к синусоидальной форме.

В /6/ достаточно хорошо изложена теория рабогы активного однофазного фильтра. Показана связь переключающих функций с током и напряжением инвертора приведены уравнения гладкой модели и ее связь с переключающими функциями, и связь этих функций с зарядом и напряжением конденсатора постоянного тока и с фильтрацией гармоник. На основании этой теории получены математические модели и сделан подробный анализ качества фильтрации для большого числа гармоник (1-33) в зависимости от напряжения постоянного тока, рабочей частоты и индуктивности фильтра рабочей частоты.

В последние 20 лет наблюдается тенденция к бурному росту публикаций, посвященных развитию схем активных фильтров; в них анализнруются процессы при использовании разных схем и накопителей, оптимизируются показатели устройств.