Каскадне нарощування активних енергетичних фільтрів із послідовною компенсацією

Abstract

Мета. Дослідити ефективність каскадного нарощування активних енергетичних фільтрів із послідовним включенням компенсуючої напруги, визначити умови їх стійкості, взаємного впливу між каскадами, а також знайти способи підвищення ефективності фільтрації в енергетичних системах. Методика. Аналіз структурної схеми двокаскадного активного фільтра з виявленням позитивних зворотних зв’язків між каскадами. Моделювання фільтра в програмному середовищі Multisim, з підбором параметрів. Результати. Виявлені умови забезпечення стійкості як окремих каскадів, так і всієї двокаскадної структури. Отримано аналітичний вираз для оцінки ефективності з урахуванням пасивної складової та коефіцієнтів підсилення. Показано, що при аналізі стійкості каскадів активного енергетичного фільтра особливу увагу слід приділяти низькочастотній ділянці бажаної логарифмічної амплітудно – частотної характеристики. Показано, що загальний коефіцієнт згладжування пульсацій визначається добутком коефіцієнтів підсилення каскадів. Підтверджено ефективність фільтрації кожного каскаду за допомогою осцилограм. Наукова новизна. Вперше здійснено дослідження ефективності каскадного підключення активних енергетичних фільтрів із послідовним увімкненням компенсуючої напруги відносно навантаження. Виявлено, що, подібно до пасивних фільтрів, між каскадами активного фільтра існує взаємодія, яка може не лише знижувати ефективність окремих каскадів, але й спричиняти автоколивання як в окремих фільтрах, так і в двокаскадній системі загалом. Розроблено нову структурну модель, яка враховує взаємодію між окремими елементами, та проаналізовано, як коефіцієнти підсилення впливають на загальну ефективність роботи фільтра. Практична значимість. Розроблена модель дозволяє здійснювати оптимальне проектування активних енергетичних фільтрів з підвищеною ефективністю. Рекомендовані параметри та методика моделювання можуть бути використані в практиці проектування систем компенсації пульсацій в системах електроживлення з підвищеними вимогами до стабільності вихідної напруги.