202338. lajstromszámú szabadalom • Aktív szűrőberendezés erősáramú hálózatra csatolt nemlineáris fogyasztó által keltett felharmonikusok szűrésére
3 HU 202 338 B 4 felharmonikus szűrés mellett alapharmonikus frekvencián kapacitív meddő teljesítményt fogyaszt, és amelynél nem kell tartani hálózati rezonanciától. Feladatunk továbbá olyan aktív szűrőberendezés létrehozása, amely a nemlineáris fogyasztóktól különválasztva, szükség szerint több nemlineáris fogyasztó párhuzamos szűrésére alkalmas kivitelben is telepíthető, mégpedig a nemlineáris fogyasztók üzembehelyezését követően, azoktól függetlenül. Felismerésünk szerint a nemlineáris fogyasztó által a hálózatba injektált felharmonikus árammal azonos apmlitúdójú ellenfázisú áramot kell a hálózatba juttatni. Ez esetben ugyanis a szűrés mellett a nemlineáris fogyasztó induktív meddő teljesítményét részben, vagy egészben kompenzálni tudjuk. Ugyancsak felismerésünk szerint célszerűen egyetlen harmonikus forrást alkalmazunk az eredő szűrendő harmonikus áramok előállítására, és a berendezést az erősáramú hálózattal úgy csatlakoztatjuk, hogy az alapharmonikus frekvencián kapacitív meddő teljesítményt fogyaszt, tehát (legalább részben) kompenzálja a szűrendő nemlineáris fogyasztóik) által felvett induktív meddő teljesítményt. A kitűzött feladat megoldásaként erősáramú hálózatra csatolt nemlineáris fogyasztó átal keltett felharmonikusok szűrésére alkalmas olyan aktív szűrőberendezést dolgoztunk ki, amely nemlineáris fogyasztóra csatlakoztatott szűrendő gyűjtősínbe szabályozó rendszeren keresztül előre meghatározott frekvenciájú felharmonikusokat betápláló harmonikus forrást, a szűrendő gyűjtősínre kapcsolódó ellenőrző rendszert, csatoló kondenzátort, aluláteresztő szűrőt, továbbá az erősáramú hálózat alapfrekvenciájára hangolt soros rezgőkört tartalmaz, ahol a találmány szerint a szűrendő gyűjtősínbe az ellenőrző rendszerrel kapcsolódó, szűrt felharmonikus áramot követő első áramváltó és a szabályozó rendszerrel csatlakozó, a nemlineáris fogyasztó felharmonikus áramát mérő második áramváltó van beiktatva, az ellenőrző rendszer kimenete a szabályozó rendszer bemenetére van vezetve, a harmonikus forrás kimenete az aluláteresztő szűrő bemenetére csatlakozik, továbbá az aluláteresztő szűrő és a soros rezgőkör soros tagot alkot, közös pontjukra a csatoló kondenzátor egyik sarka van kötve, míg a csatoló kondenzátor másik sarka az erősáramú hálózat szűrendő gyűjtősínének az első és a második áramváltó primer kapcsai közötti szakaszára van csatlakoztatva. A találmány szerinti aktív szűrőberendezés aluláteresztő szűrője célszerűen a harmonikus forrás egyik kimenő kapcsa és soros rezgőkör egyik sarkát alkotó közös pont közé beiktatott három sorosan elrendezett induktív taggal van kialakítva, ahol az induktív tagok egymáshoz való kapcsolódási pontjaira egy-egy kapacitív tag egyik sarka van csatlakoztatva, míg a kapacitív tagok másik sarka egyrészt a harmonikus forrás másik kimenő kapcsára, másrészt a soros rezgőkör másik sarkára van kötve. Igen előnyös, ha az alulátercsztő szűrőben legalább egy kapacitív tag egymással sorosan kapcsolt párhuzamos és/vagy legalább egy induktív tag egymással párhuzamosan kapcsolt soros rezgőkörökből van kialakítva, ahol a rezgőkörök a szűrendő frekvenciákra vannak hangolva. Ugyancsak előnyös, ha a találmány szerint kialakított aktív szűrőberendezés harmonikus forrásában egyik bemenetén a szabályozó rendszer által előállított vezérlő feszültséget fogadó összegző integrátor van elrendezve, ennek kimenete a komparátoron keresztül első jelfordító erősítő bemenetére, másik bemencte második jelfordító erősítő kimenetére van kapcsolva, ahol az első jelfordító erősítő bemenete élvezérelt első monostabil multi vibrátor, a második jelfordító erősítő kimenete élvezérelt második monostabil multivibrátor bemenetére van csatlakoztatva, és az élvezérelt első és második monostabil multivibrátor kimenete tirisztoros inverter vezérlő bemeneti pontjaira van csatolva, ahol a tirisztoros inverter kimeneti pontja az aluláteresztő szűrőre van vezetve. A javasolt aktív szűrőberendezésben igen célszerű, ha a szabályozó rendszer bemenetén alapharmonikus lyukszűrő kimenetén összegző erősítő van elrendezve, amelyek között egy-egy bemenetével az alapharmonikus lyukszűrő kimenetére, kimenetével az összegző erősítő bemenetére csatlakozóan egymással párhuzamosan kötött amplitúdó és fázisvezérlő áramkör van beiktatva, amelyekben előnyösen a bemeneten sávszűrő van elrendezve, és ez utóbbi egyrészt 90 ’-os fázisfordítót és amplitúdószabályozót tartalmazó soros tagon, másrészt további amplitúdószabályozón át egyegy kimenetre van vezetve. Az amplitúdószabályozó egyik különösen célszerű kiviteli alakjában a bemenet egyrészt közvetlenül potenciométer egyik, másrészt jelfordító erősítőn keresztül a potenciométer másik sarkára van csatlakoztatva, és a potenciométer középső kivezetése az amplitúdószabályozó kimenetére van vezetve. Ugyancsak igen előnyös, ha a bemenet digitális szorzón és ellenálláson keresztül az amplitúdószabályozó kimenetére van vezetve, míg a digitális szorzó digitális tárolón keresztül az amplitúdószabályozó vezérlő bemenetével van öszszekötve. A találmány lényege tehát, hogy a harmonikus forrás - amely például változtatható impulzusszélességű vivőfrekvenciás kényszerkommutációs tirisztoros inverter - egy, a szűrendő hálózatra kötött csatoló kondenzátor, valamint az alapharmonikus frekvenciára hangolt soros rezgőkör közös pontjára csatlakozik egy aluláteresztő szűrőn keresztül, amely aluláteresztő szűrő biztosítja, hogy a szűrendő hálózatra ne jusson zavaró mértékű vivőfrekvenciás áram és a szűrendő harmonikus frekvenciájú áramok csillapítása minimális mértékű legyen. A szabályozó rendszer a nemlineáris fogyasztóik) áramából kiválasztja a szűrendő harmonikus áramokat és úgy változtatja a harmonikus forrás impulzusszélességét, hogy a hálózatba a csatoló kondenzátoron keresztül injektált felharmonikus áramok ellcnfázisúak és azonos amplitúdójúak legyenek a nemlineáris fogyasztóik) szűrendő rendszámú felharmonikus áramaival. A táphálózati impedancia és a hálózati frekvencia változása megváltoztathatja a leírt nyílt hurkú szabályozás átviteli tényezőjét, ezért a hálózati áram harmonikus tartalmát egy áramérzékelő ellenőrzi és a szabályozó rendszer paramétereit olyan módon változtatja meg, hogy a táphálózati áramban a szűrendő harmonikus áramok rendszámonként minimális értékűek legyenek. A találmány tárgyát a továbbiakban példakénti kiviteli alakok kapcsán, a csatolt rajzra hivatkozással ismertetjük részletesen. A rajzon az 1. ábra a találmány szerinti aktív szűrőberendezés blokkvázlata, a 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
