Classificació i principis de APF (filtre de potència activa)

En el camp de la gestió de la qualitat de la potència, l’APF (filtre de potència activa) és l’equip bàsic per afrontar la contaminació harmònica. Tot i això, alguns usuaris acaben de començar a utilitzar aquest equip i no coneixen el seu funcionament. Per tant, avui en dia els fabricants de filtres APF estan aquí per explicar la classificació i els principis dels filtres APF a tothom.

I. Sistema de classificació d’estructures topològiques

1. APF es classifica per topologia en tipus paral·lel, tipus de sèrie i tipus híbrid. El tipus paral·lel pot compensar directament el corrent harmònic de la càrrega i representa més del 75% en la mitigació harmònica de tipus actual.

2. El tipus de sèrie elimina els harmònics de tensió injectant la tensió de compensació i és adequat per a aplicacions sensibles a la tensió.

3. El tipus híbrid combina els avantatges d’ambdós, permetent la gestió simultània de problemes de tensió i qualitat de corrent. La seva versió avançada, el controlador de qualitat de potència unificat (UPQC), té un alt grau d’integració, però el cost augmenta en 30 - 40%.

II. Anàlisi dels tipus d’arquitectura de circuits

Des de la perspectiva de l’arquitectura del circuit, els APF es poden classificar principalment en tipus de dos nivells i multinivells.

L’APF de dos nivells té una estructura simple i un baix cost, però té pèrdues de commutació elevades i una eficiència de 92 - 95%.

2. Les estructures a diversos nivells (tres nivells i superiors) tenen un augment de costos aproximadament del 25%, però tenen els avantatges de baix contingut harmònic (THD <3%) i baixa pèrdua de commutació (eficiència superior o igual al 97%). L’APF modular de diversos nivells (MMC - APF) és adequat per a escenaris de tensió mitjana i alta. Cada mòdul d'alimentació té una tensió de {{10} KV i es pot en cascar per a tensions més altes.

Iii. Anàlisi del principi de treball bàsic

L’APF funciona basat en la teoria de la potència reactiva instantània. Utilitza un DSP d’alta velocitat per detectar els components harmònics del corrent de càrrega (velocitat de mostreig superior o igual a 128 punts per cicle) i controla l’inversor IGBT per generar corrents compensatoris amb amplituds iguals i fases oposades. Les tecnologies clau inclouen algoritmes de detecció harmònica (com ara IP-IQ, transformació DQ), control de seguiment actual (corrent predictiu o control de la histèresi) i estratègies de modulació PWM. L’APF d’alt rendiment té un temps de resposta inferior o igual a 5ms, i la velocitat de filtratge harmònica és 95 - 98%.