Бурный рост производства силовых электрических преобразователей в последние десятилетия был обусловлен изобретением, а в последствии и значительным удешевлением, IGBT транзисторов или биполярных транзисторов с изолированным затвором, который по сути представляет из себя гибрид из полевого и биполярного транзистора, объединяющего их ключевые свойства. IGBT транзисторы нашли широкое применение в силовой электронике, в том числе в инверторах, частотно-регулируемых приводах, сварочных агрегатах, импульсных регуляторах тока, устройствах быстродействующей компенсации реактивной мощности и подавления гармонических искажений тока, активных фильтрах гармоник.
Рост применения различных преобразователей в промышленности заставил задуматься о качестве электроэнергии, которое регламентировано ГОСТ 32144-2013, в том числе о гармонических искажениях тока и напряжения, вызванных нелинейной вольт-амперной характеристикой тока нагрузки преобразователей. И если для преобразователей большой мощности можно ограничиться пассивными фильтрами гармоник, примененных в качестве индивидуальных устройств компенсации, то в современных сетях электроснабжения промышленных предприятий в виду большого количества преобразователей малой мощности, гармонические искажения будут изменяться во времени как по спектру, так и по абсолютной величине. В таком случае применение пассивных фильтров неэффективно, а зачастую и невозможно. Решением проблемы оказались активные фильтры гармоник на базе самих же IGBT транзисторов.
Активные фильтры гармоник строятся на базе управляемого инвертора напряжения и подключенного к его выводам реактора. В зависимости от текущих искажений формы кривой тока сети система управления формирует управляющий сигнал и посредством широтно-импульсной модуляции с помощью управляемых IGBT транзисторов формирует выходное напряжение нужной формы. За счет разницы потенциалов на выводах реактора со стороны преобразователя и со стороны сети через реактор протекает ток нужной формы и нужного направления. Таким образом функционал активного фильтра гармоник позволяет регулировать выходной ток в широком диапазоне с высоким быстродействием и уровнем подавления гармонических искажений.
Помимо функций компенсации реактивной мощности и подавления гармоник активные фильтры обеспечивают также и балансирование нагрузки по фазам, снижение колебаний напряжения, комплексную защиту от перегрузок и перенапряжений.
На сегодняшний день ТОО «УККЗ» производятся активные фильтры гармоник типа АФГ на напряжение 0,4 кВ и током от 25 до 500 А с расширяемой модульной системой и возможностью параллельной работы фильтров. Удобный интерфейс и простота монтажа позволяют снизить затраты при монтаже и пуско-наладочных работах, а высокая производительность оборудования сокращает срок окупаемости до нескольких лет.