Современная металлургическая промышленность характеризуется возрастающими требованиями к энергоэффективности, экологической безопасности и качеству выпускаемой продукции. Ключевым агрегатом в производстве стали остаются дуговые сталеплавильные печи (ДСП), обеспечивающие гибкость технологического процесса и высокое качество металла. Однако интенсивная работа ДСП сопровождается значительными возмущениями в системе электроснабжения, что обусловлено спецификой электрической дуги как нелинейной, нестационарной и стохастической нагрузки [1–3]. В процессе плавки наблюдаются резкие колебания потребляемой мощности, генерация широкого спектра высших гармоник тока и несимметрия фазных нагрузок, что приводит к существенному ухудшению качества электроэнергии (КЭ) в точках общего присоединения [4].
Наиболее значимыми видами воздействия ДСП на электрическую сеть являются фликер (мерцание освещения), гармонические искажения и несимметрия напряжений [4]. Уровень кратковременного фликера (Pst) на стадии расплавления шихты может в 2–3 раза превышать допустимые значения по ГОСТ 321442013, достигая 2,5–3,0 [5]. Коэффициент нелинейных искажений (THD) тока при этом часто составляет 25–30 %, а коэффициента несимметрии по обратной последовательности (K₂U) — 2–4 % [6]. Эти отклонения не только создают технологические неудобства, но и приводят к серьезным технико-экономическим последствиям [7, 8].
Для компенсации негативного воздействия ДСП традиционно применяются пассивные фильтрокомпенсирующие устройства (ФКУ) и статические тиристорные компенсаторы (СТК, SVC) [10]. Пассивные фильтры неспособны адаптироваться к динамически изменяющемуся спектру гармоник в процессе плавки и не борются с фликером [11]. СТК, обладая достаточным быстродействием для компенсации реактивной мощности, часто оказываются слишком медленными (10–20 мс) для эффективного подавления фликер — эффекта и, кроме того, могут сами генерировать дополнительные гармоники [12]. Более современные решения на основе статических компенсаторов (STATCOM) и активных фильтров демонстрируют высокую эффективность, но их широкое внедрение сдерживается высокой стоимостью, сложностью эксплуатации и чувствительностью к перегрузкам [13, 14].