Здравствуйте!

Имеется трехфазный мост на IGBT транзисторах, который работает на 10КГц как источник тока. Генерируемый ток в диапазоне от 100 Гц до 1.5КГц.
Задача в следующем: Необходим выходной фильтр тока который будет отфильтровывать несущую частоту в 10КГц, но при этом не будет фильтровать частоты ниже 2КГц.

Моделировал эту схему с дроселями на выходе (самый простой вариант), при этом если брать не большую индуктивность то пролазиет 10КГц сигнал, а если увеличить индуктивность, то невохможно разогнать необходимый ток на нужных частотах (100Гц-1.5КГц).

Вопрос: Может кто подскажет какие нибудь схемы для фильтрации (используемые в силовой электронике) и методики их расчета. Буду очень благодарен.

P.S.: Генерируемый устройством ток до 100А, в сети 380В.

Теоретически можно поставить LC фильтр на 10 килогерц.

Обычно LC и ставят

Я имел в виду что после обычного LC заградительный LC на 10 килогерц поставить.

Можно более подробно, как правильно рассчитать LC цепь, основную и заградительную?
Или если можно ссылки какие нибудь дать.

Band-stop filter в гугле. Потом промоделируйте.

http://www.opamp-electronics.com/tutorials...es/ac/02127.png
L и C посчитайте на 10 килогерц.

Спасибо за подсказку. Но если не ошибаюсь ссылка на последовательный фильтр который пропускет определенную частоту.

Ловите. Это напруга на Р1 и Р2

PS Band - pass, это фильтр который пропускает определенную частоту. Банд-стоп - пропускает все, кроме определенной частоты.

http://www.whatcircuits.com/lc-resonance-f...ncy-calculator/

Это фильтр-пробка.
Параллельный резонансный контур, настроенный на 10 кГц, включенный с выходом последовательно.
Он имеет большое сопротивление на частоте резонанса, но пропускает все другие частоты.

Я так думаю что мне фильтр-пробка не нужен, т.к. мне надо отфильтровывать частоты выше определенной. Проблема в том чтобы получить крутую частотную характиристику. Такую чтобы на 2КГц влияние фильтра было не заметно, а на 10КГЦ коэфициент пропускания стремился к 0.
Интересно как этого можно добиться, с учетом того что надо фильтровать токи порядка 100А в сети 380В, тут много последовательных звеньев городить нельзя т.к. каждое из них - это увеличение габаритов и самое главное стоимости.

Если вам мешает какая-то определенная частота, то ее и фильтруйте. Другие варианты - увеличивать частоту, делать многофазный итд.

Фильтр-пробка будет эффективнее многозвенного ФНЧ с крутой характеристикой среза. И по расчету и по реализации.
Конечно, если нужно отфильтровать несущую, а не все на свете выше 2кГц.

Я бы начал с вопроса, а зачем фильтровать? Может и не нужно вовсе.

"стремился к нулю на 10 кГц" всегда имеет количественное выражение. Например если взять LC фильтр второго порядка, то при условии что на 2 кГц затухания нет, на 10кГц затухание будет несколько меньше 40 dB (в 100раз).

Фильтровать надо однозначно. Т.к. задача устройства выдавать в сеть ток от 100 Гц до 2 КГц (для компенсации гармоник тока, которые есть в сети). Наличие тока частотой в 10 КГц категорически не приемлимо, т.к. повлечет за собой 10 КГц состовляющую напряжения в сети.



Насколько я понимаю фильтр-пробка это паралельное LC звено, включеное последовательно с нагрузкой (Может кто подскажет другие схемы?). Получается что на низких частотах ток будет протекать т.к. там сопротивление индуктивности еще небольшое, а на высоких потому что сопротивление емкости уже не большое. Тогда получается что проще оставить одну индуктивность и фильтровать все частоты выше определенной?

Фильтровать явно нужно от десяти (двух) и выше, так как там гармоники, ну и называться оно будет Low-pass filter

http://www.radio-electronics.com/info/circ...lter/lc_lpf.php

http://www.turneraudio.com.au/loudspeakers...-chart-2006.gif

Для определенной одной частоты не проще.
Почитайте в учебниках про параллельный резонанс.

Товарищи, фильтр-пробка не годится, потому что он будет пропускать гармоники частоты 10кГц. Нужен нормальный ФНЧ, в зависимости от требований по фильтрации просто надо увеличить количество звеньев. Думается, при нормальном исполнении LCLC хватит .

Разве тут как в радиоприемнике избирательность требуется? Хотя, атор вроде не указал требуемую степень подавления....
Да, гармоники пропускать будет. Но каковы эти гармоники? Они сами по себе значительно меньше чем основная.
Ведь это простейший способ подавить раз в 20-30 эти 10 кгц. Смотря, какая конструктивно добротность получится. А многозвенный ФНЧ еще нужно постараться выполнить согласованный в диапазоне нагрузок да силовой конструктивно.

Ну вот вы и сказали что надо. Ели у вас на выходе будет сложный фильтр, со сложной ФЧХ, то вы накомпенсируете.....

Похоже самый дельный совет из всех. В моем случае вероятно подойдет T-фильтр. Осталось определиться с параметрами L и C. Если кто может помочь, дать совет по методике расчета данного фильтра, буду очень благодарен.

так по ссылкам и есть расчеты

L = Zo / (pi x Fc) Henries

Zo = characteristic impedance in ohms

Не подскажите физ. смысл Zo?

В чем проблема наличия 10кГц тока в сети? Насколько я помню, стандарты нормируют содержание гармоник тока до 50, т. е. 50*50=2500Гц. Электромагнитная совместимость для большинства случаев нормирует помехи от 150 кГц.
Или оборудованием, с которым приходиться работать восприимчиво к 10кГц?

ну вот ведь

R -- это Ваша нагрузка

На самом деле с высокими частотами связано достаточно "интересных" эффектов. Правда для значимого количественного их проявления в конкретной системе должны выполнятся некоторые условия...
Речь о таких вещах как "токи утечки" через емкости и "Reflected Wave".

А если нагрузкой является трехфазная сеть 380В, то как тогда считать?
При чем заранее не известна индуктивность трансформатора и его активное сопротивление. Устройство покупается устанавливается на каком-то заводе напимер и должно скомпенсировать все имеющиеся там гармоники тока в диапазоне от 50 до 1500Гц и при этом не должно вносить 10КГц составляющую.

Значит у вас нагрузка - резистор R, имеет сопротивление порядка 1 Ома(а то и меньше), которая подключена не к земле, а к источнику напряжения в котором форма сигнала близка к синусоиде. Причем постоянно меняется. Как по амплитуде, так и по форме сигнала. Иногда очень резко. А так как вы делаете корректор мощности, то вы должны как отбирать электричество из сети, так и возвращать.

А учитывая что у вас три фазы, то у вас три таких фильтра, каждый из которых подключен к своему источнику... А заказчик захочет еще и в нуле токи убрать.....


Вы даже близко не представляете всех тех приключений, которые вас ожидают в ближайшем будущем.

ЗЫ, забейте на 10 килогерц. далеко они не уйдут. Лучше на алгоритме работы сосредоточьтесь.

Мы делаем не корректор мощности, а фильтр гармоник тока.
С алгоритмом все впорядке. Сейчас воплощается в код программы. А вот ток, частотой 10КГц, даже при небольшой амплитуде превращает напряжение сети в модуляцию синусойды на этих самых 10КГц.

Я понял что вы делаете, но не могу понять как вы в своих правильных алгоритмах не учитываете выходной фильтр.

С высокими частотами тока или напряжения? В исходном топике речь идет об источнике тока (кондиционер сети, как я понял).
Мне кажется, что сначала следует определиться с допустимыми значениями высокочастотных токов, и обосновать, почему именно эти значения, а уже потом выбирать фильтр на заданное подавление этих гармоник

Я имел в виду данную проблему:
http://hghltd.yandex.net/yandbtm?fmode=inj...030&keyno=0
Просто, если нагрузку и источник с высокой несущей частотой будет соединять длинный кабель, - будут перенапяжения на нагрузке.

+Увеличение зарядного тока изоляции кабеля при высокой частоте действующего напяжения.

Эти эффекты не зависят от того, в каком режиме работает инвертор: источника тока или источника напряжения.

Откуда Вы знаете, что я представляю а что нет !?

В ваших вопросах сквозит оптимиЗЪм!

Степан, а можно поподробнее про этот феномен. Это к помехам на нагрузке, соединённой с dc-dc, ac-dc длинным кабелем тоже относится?

А Вы уверены, что я не осилю данный проект? Откуда эта увереность?

Если человек, берется построить самолет, и начинает у всех спрашивать как рассчитать балку на изгиб, то по моему понятно что первого полета еще очень далеко. Вам нужно начать не с поисков как 10 килогерц задавить в абсолютный ноль, а с мат модели электрической сети, с модели (пусть близкой к идеальной) ключей, и софта. Попробуйте убрать гармоники для начала в мат. модели. Из нее вы узнаете и какой вам фильтр нужен, и как эти фильтры вообще работают итд.

К генерации преобразователем высших гармоник во внешнюю сеть и в контура нагрузки "Отраженная волна" (RW) прямого отношения не имеет, хотя "виноват" в том, что она появляется именно ПЧ. Гармонический состав напряжения может быть сколь угодно плохим, но если время нарастания фронтов (risetime) большое, то "RW" не появится.

"Отраженные волны" будут тем сильнее, чем выше несущая частота источника (проблемы возникнут скорее с IGBT-базой, чем с GTO) и чем длиннее кабель.

Ранее (при 50 Гц), при проектировании, "RW" учитывали лишь сетевики, когда речь шла о линии длиной более 300 км. Теперь (>10 кГЦ) возятся приводчики при длине кабеля <50 м. Я сам о проблеме этой узнал недавно. Просто у нас были связанные с этим случаи выхода из строя статорных обмоток АД...

Если интересна теория, посмотрите, например Бессонова "Электрические цепи", "Линии с распределенными параметрами" (только брать нужно новые издания).

Просто раньше, приходилось больше заниматься микроконтроллерами. Сейчас же надо и силовую часть проектировать. Пробовал промоделировать в PSIM. Поставил последовательно LC фильтр и фильтр-пробку на 10КГц. При этом 10КГц отфильтровал, но не понятно откуда в сеть пролазиют сигналы выше 10КГц (непонятно как они пролазиют). Может ошибка моделирования? Кто что может по этому поводу сказать?

Попробуйте для моделирования матлаб, или просто Си.

Фильтр Кауэра.
Тут
Правда сложный при настройке. Там 0 можно вроде на гармоники настроить.

Ест ли в матлабе возможность автоматического проектирования фильтров (не цифровых) по заданным параметрам? Т.е. автоматический расчет порядка фильтра и номиналов L и С?

C2000
Зачем вам что-то моделировать? У вас же инвертор на 100А нагрузки, судя по первому посту. Основная проблема моделирования- тепло выделяемое в фильтре. Адекватных моделей на такие токи и мощности несуществует. 2 кгц полосы пропускания на 30квт- это точно? Скорее следует урезать осетра герц до 150 максимум. Берите типовые инверторные фильтры и смотрите, что там применяется. Да, устроить в фильтре КЗ по гармоникам= убить инвертор. Поэтому проверяйте токи каждой гармоники(вполь до 7-9) отдельно в симуляторе. Обычно первой, со стороны инвертора, должна быть индуктивность, а конденсаторы иногда приходиться ставить последовательно с резисторами силовыми- ограничивать токи гармоник.
При моделировании порядок действий обычно обратный- т.е после выбора силовых элементов фильтра и изготовления макета в железе надо самому создать адекватную модель и проверить поведение фильтра в экстремальных условиях. Т.е распихать по схеме сопротивления потерь, нелинейность индуктивностей (если они с сердечником) итд.

Вам систему нужно сделать, или только выходной фильтр?

Смысл устройства в фильтровании гармоник тока имеющихся в сети до 1500КГц, т.е. устройство должно выдават эти гармоники в сеть в противофазе. Причем тут 150Гц?



Систему в целом. Выходной фильтр в частности. Например кто-то может подсказать как расчитать фильтр Чебышева первого рода по исходным данным.

Ясно, непонял вначале постановки вопроса. Так в этом случае вам нужен только фильтр EMI, чтобы коммутационные помехи ключей в сеть не пускать- срезать весь тот лес палок на кратных частотах силового ключа. А низкочастотные гармоники синтезировать самостоятельно, цифровым образом, с точным контролем фазы и выпускать в сеть без всяких фильтров желательно. А то фильтр начнет крутить фазу подавляемой гармоники, и вместо подавления получится непойми-что. А от второй и ближайших гармоник синтезируемого сигнала избавляться используя многоуровневый транзисторный мост- в таком включении их можно задавить до единиц процентов.

Можно сделать проще, типа spread spectrum. Т.е. добавить в ШИМ шума с нужными параметрами. Таким образом, "палки" гармоник превратятся в широкие полосы с малой плотностью энергии, которые не будут вызывать никаких перенапряжений. Далее фильтр EMI. По-другому это называется ещё noise dithering.

Можно поподробнее!

Нужно, чтобы при одном и том же значении ШИМ=х была разная длительность импульсов в соседних периодах, а средняя была равна х. Величина девиаций считается, исходя из требований к спектру и возможностей контроллера/ключей.

А в итоге что? Вместо пульсаций частоты ШИМ получим более высокие частоты?