關于有源濾波器的工作原理介紹

時間：2019-12-10

一、研究諧波的意義

(1)諧波的危害十分嚴重。諧波使電能的生產(chǎn)、傳輸和利用的效率降低;使電氣設備過熱,產(chǎn)生振動和噪聲,并使絕緣老化,使用壽命縮短,甚至發(fā)生故障或燒毀。

(2)諧波可引起電力系統(tǒng)局部并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振,使電能計量出現(xiàn)混亂。對于電力系統(tǒng)外部,諧波對通信設備和電子設備會產(chǎn)生嚴重干擾。

二、抑制諧波基本思路

(1)裝設諧波補償裝置來補償諧波裝設諧波補償裝置的傳統(tǒng)方法是采用LC調(diào)諧濾波器。這種方法既可補償諧波,也可補償無功功率,而且結(jié)構(gòu)簡單,一直被廣泛應用。但這種方法的主要缺點是補償特性受電網(wǎng)阻抗和運行狀態(tài)影響,易和系統(tǒng)發(fā)生并聯(lián)諧振,諧波放大,使LC濾波器過載甚至燒毀。此外,它只能補償固定頻率的諧波,補償效果也不甚理想。隨著電力電子技術(shù)飛速發(fā)展,裝設有源電力濾波器已成為可能。電力濾波器是一種用于動態(tài)抑制諧波,補償無功的新型電力電子裝置。其基本原理是利用“三相電路瞬時無功功率理論”從補償對象中檢測出諧波電流,由補償裝置產(chǎn)生一個與該諧波電流大小相等而極性相反的補償電流。從而使電網(wǎng)電流只含有基波分量。這種濾波器能對頻率和幅值都變化的諧波進行跟蹤補償,且補償不受電網(wǎng)阻抗的影響,因而受到廣泛的重視。

(2)對電力電子裝置進行改造開發(fā)新型變流器,使其不產(chǎn)生諧波,且功率因數(shù)為1。這種變流器被稱為單位功率因數(shù)變流器,它只適應于作為主要諧波源的電力電子裝置。

三、有源電力濾波器的基本原理

有源電力濾波器系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。Us表示交流電源,負載為諧波源。它產(chǎn)生諧波并消耗無功。

有源電力濾波系統(tǒng)由兩大部分組成,即指令電流運算電路和補償電流發(fā)生電路(由電流跟蹤控制電路。驅(qū)動電路和主電路3個部分構(gòu)成)。其中,指令電流運算電路的**是補償電流中的諧波和無功等電流分量,補償電流發(fā)生電路的作用是根據(jù)指令電流運算電路得出的補償電流的指令信號,產(chǎn)生實際的補償電流,主電路采用PWM變流器。

有源電力濾波器基本工作原理是:補償對象的電壓和電流,經(jīng)指令電流運算電路計算,得出補償電流的指令信號。該信號經(jīng)補償電流發(fā)生電路放大,得出補償濾波要求較大容量的變流器這一缺點。其基本思想是利用LC濾波器來分擔有源電力濾波器的部分補償任務(主要是指低次諧波分量)。這樣即發(fā)揮了LC濾波器的結(jié)構(gòu)簡單、易實現(xiàn)、成本低等優(yōu)點,又降低有源電力濾波器的變流器容量,使整個系統(tǒng)獲得良好的性能。

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