APF가 부하 고조파를 증폭시키는 이유는 무엇입니까?

얼핏 보면 제목에 오류가 있는 게 아닐까 의심하는 분들도 계실 겁니다. 능동 전력 필터(APF)는 전통적으로 배전망의 고조파를 완화하고 고조파 구성 요소를 줄이는 것으로 생각되었습니다. 그렇다면 부하 고조파를 어떻게 증폭시킬 수 있습니까? 당신이 읽은 것이 맞고 나도 실수하지 않았습니다. APF는 실제로 고조파를 감소시키지만 증폭시키기도 합니다. 그리드 측으로 흐르는 고조파를 줄이고 부하 측에서 발생하는 고조파를 증폭시킵니다! 이를 이해하지 못하면 APF 용량을 올바르게 구성하고 안전하게 사용할 수 없습니다. 아래에서는 이 흥미로운 현상을 설명하려고 합니다.

위 다이어그램은 배전망에 연결된 일반적인 비선형 부하를 보여줍니다. 다이어그램에서 Ls는 배전망 변압기의 등가 내부 임피던스를 나타내고, L1은 비선형 부하의 입력 임피던스를 나타내며 APF 연결 지점은 Ls와 L1 사이에 있습니다. 고정 부하의 경우 부하 고조파의 크기는 Ls와 L1의 합과 직접적인 관련이 있습니다. Ls + L1이 클수록 부하 고조파는 작아지고 그 반대도 마찬가지입니다. APF가 연결되지 않은 경우 부하 고조파에 대한 입력 임피던스는 Ls + L1입니다. 그러나 APF가 연결되고 이론적으로 배전 변압기로 흐르는 모든 고조파를 완화한 후에는 고조파에 대한 이상적인 3{9}}상 전압 소스가 Ls와 L1 사이의 중간 위치로 이동합니다. 이 시점에서 부하 고조파에 대한 입력 임피던스는 L1이므로 부하-측 고조파는 동기적으로 증폭되며 증폭 크기는 (Ls + L1) / L1과 거의 동일합니다.

위의 분석에 따르면 APF 연결은 일반적으로 부하 측의 고조파를 증폭시킵니다. Ls와 L1이 대략 동일하면 고조파 증폭이 중요합니다. 일반적인 주파수 변환기의 부하 입력 리액턴스는 배전 변압기의 내부 임피던스와 비슷하므로 입력 고조파를 억제하도록 APF를 구성하면 여전히 주파수 변환기의 입력 고조파가 눈에 띄게 증폭됩니다. 이는 입력 인덕터를 사용하지 않고 대신 변압기의 등가 내부 임피던스를 입력 인덕턴스로 사용하는 일부 고전력 주파수 변환기의 경우 특히 그렇습니다. 이 경우 이론적으로 APF를 사용하여 주파수 변환기의 입력 고조파를 억제하면 부하(즉, 주파수 변환기) 입력 전류 고조파가 무한대가 됩니다. 즉, 총 입력 전류가 무한대가 되어 주파수 변환기가 손상될 가능성이 있습니다. 실제로 APF 연결 지점에서 그리드 전압을 관찰하면 전압의 심각한 선형 강하 및 상승이 나타나며 이는 그리드의 다른 장비에도 손상을 줄 수 있습니다! 따라서 이러한 상황에서는 추가 입력 리액턴스를 주파수 변환기와 직렬로 연결해야 합니다.

APF 연결로 인한 부하 고조파 증폭과 관련하여 초기 질문으로 돌아가서 APF 용량을 구성할 때 이 증폭을 충분히 고려해야 합니다. 실제 APF 용량은 APF 연결 전 고조파 크기의 최소 (Ls+L1)/L1배가 되어야 APF가 부하에서 그리드로 흐르는 고조파를 완화할 수 있는 충분한 용량을 갖게 됩니다. 입력 리액턴스가 없는 것과 같이 입력 임피던스가 매우 낮은 인버터 부하의 경우 APF 연결 지점과 부하 사이에 리액턴스를 직렬로 연결해야 합니다. 일반적으로 리액턴스 값은 리액턴스 비율이 3% 이상으로 간주되어야 하며, 직렬로 연결된 입력 리액턴스의 인덕턴스에 대한 Ls의 비율을 기준으로 APF 구성 용량을 계산해야 합니다-.