混合型有源電力濾波器分類及其優(yōu)缺點(diǎn)評(píng)析

時(shí)間：2022-02-10作者：江蘇安科瑞電器制造有限公司瀏覽：218

有源濾波器（APF）在工程應(yīng)用中，要考慮的是成本和技術(shù)可行性。因此，圍繞APF結(jié)合無(wú)源濾波器，如何適應(yīng)大容量、高壓、低成本、多功能的要求？PF工作特點(diǎn)，Akagi、Mohan學(xué)者提出使用無(wú)源濾波器PF 和有源濾波器APF 互補(bǔ)混合組合-混合有源電力濾波器(HAPF)，又稱電力線路功率調(diào)節(jié)器(Active Power Line Conditioner,縮寫APLC)。

它把PF結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容量大APF 良好補(bǔ)償性能的優(yōu)點(diǎn)**結(jié)合，諧波電流補(bǔ)償，消除干擾，較好地解決配電系統(tǒng)中絕大多數(shù)電能質(zhì)量問題，具有較高的性價(jià)比。

由無(wú)源和有源濾波器組成的混合濾波器有兩種基本連接方式：串聯(lián)混合濾波器(SHAPF)、并聯(lián)混合濾波器(PHAPF)和串-并聯(lián)混合有源電力濾波器。

串聯(lián)混合濾波器(SHAPF)

串聯(lián)APF并聯(lián)無(wú)源濾波器PF混合有源電力濾波器(Serial Hybrid Active Power Filter,簡(jiǎn)稱SHAPF)，是1988年由F.Z.Peng提出結(jié)構(gòu)如圖4所示，圖中APF可視為電流控制電壓源，因?yàn)镻F存在避免了直接添加電源電壓APF逆變橋。大部分諧波由低成本的無(wú)源濾波器過濾，因此APF容量可以很小，裝置的容量可以很大。

串聯(lián)APF可以看成是與系統(tǒng)串聯(lián)的受控電壓源，其輸出電壓和諧波電流成正比。該方案結(jié)合了無(wú)源濾波器和有源電力濾波器的優(yōu)點(diǎn)，具有很好的濾波性能，而且容量較小，適于高電壓系統(tǒng)的應(yīng)用；缺點(diǎn)是對(duì)電網(wǎng)中的諧波電壓非常敏感。

圖4 串聯(lián)APF與并聯(lián)PF混合有源電力濾波器的結(jié)構(gòu)圖

并聯(lián)混合濾波器(PHAPF)

并聯(lián)混合濾波器PHAPF結(jié)構(gòu)分為并聯(lián)APF與并聯(lián)PF、并聯(lián)APF與串聯(lián)PF混合有源電力濾波器。主要用于APF與PF分段抑制諧波的場(chǎng)合，如APF抑制低頻段，PF抑制高頻段，反之亦然。

圖5 并聯(lián)APF與并聯(lián)PF混合有源電力濾波器的結(jié)構(gòu)圖

圖5是并聯(lián)APF與并聯(lián)PF混合有源電力濾波器的結(jié)構(gòu)圖。PF諧波的主要補(bǔ)償是高通濾波器。APF起諧波補(bǔ)償?shù)淖饔?，因此，APF容量很小。APF與并聯(lián)PF其結(jié)構(gòu)應(yīng)承受基波電壓，不適用于高壓系統(tǒng)；同時(shí)，在APF與PF以及電網(wǎng)和APF諧波通道之間有可能的諧波通道APF注入電網(wǎng)的諧波流入PF及系統(tǒng)中。

圖6為并聯(lián)APF與串聯(lián)PF由于混合有源電力濾波器的結(jié)構(gòu)圖PF諧波和無(wú)功的主要補(bǔ)償，PF設(shè)備體積大，成本高，不適合大容量無(wú)功補(bǔ)償。

APF對(duì)PF由APF消除殘余諧波電流，改善PF同時(shí)具有消除濾波PF諧振和參數(shù)變化對(duì)濾波系統(tǒng)性能的影響，APF不承受交流電源的基波電壓，設(shè)備容量小，初始投資低。同時(shí)具有安裝維護(hù)簡(jiǎn)單、無(wú)功和諧波補(bǔ)償效果好的優(yōu)點(diǎn)。

但由于變壓器的耦合，基波無(wú)功電流通過APF，這就增加了APF限制了容量APF應(yīng)用于大型變電站。

圖6 并聯(lián)APF與串聯(lián)PF混合有源電力濾波器的結(jié)構(gòu)圖

串-混合有源電力濾波器

1994年，akagih.等提出一種將串聯(lián)型APF和并聯(lián)型APF它結(jié)合了串聯(lián)型APF和并聯(lián)型APF優(yōu)點(diǎn)是形成一個(gè)完整的用戶電力裝置來解決電能質(zhì)量的綜合問題，稱為統(tǒng)一的電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器（UPQC）。原理框圖如圖7所示。

串聯(lián)的APF將電源與負(fù)載和無(wú)源濾波器隔離，防止電源諧波電壓流入負(fù)載端，使負(fù)載諧波電流無(wú)法流入無(wú)源濾波器；并聯(lián)APF負(fù)載中的諧波電流不會(huì)在無(wú)源濾波器上產(chǎn)生諧波電壓。

因此，這種統(tǒng)一的電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器可以實(shí)現(xiàn)短時(shí)間連續(xù)供電、蓄能、無(wú)功補(bǔ)償、抑制諧波、消除諧波.除了電壓波動(dòng)和閃變，維持系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性被認(rèn)為是理想的有源濾波器結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)可用于三相系統(tǒng)和單相系統(tǒng)。但其主要缺點(diǎn)是成本高，控制復(fù)雜。

圖7 串-混合有源電力濾波器結(jié)構(gòu)圖

隨著電力電子設(shè)備的廣泛應(yīng)用和諧波污染問題的日益嚴(yán)重，有源電力濾波器是控制諧波的有效工具，也是解決我國(guó)電力質(zhì)量污染日益嚴(yán)重的有效措施。

由于有源電力濾波器容量大、成本高，在運(yùn)行過程中需要消耗大量電能，因此很難制造大功率、響應(yīng)速度快的有源電力濾波器，這是有限的APF特別是在變電站或大型工礦企業(yè)等高壓大功率場(chǎng)合，推廣使用較加困難。

因此，進(jìn)一步完善和提高混合有源電力濾波器的組合方案和工作性能，滿足各種補(bǔ)償要求，逐漸成為諧波抑制領(lǐng)域的熱門研究課題，也是未來有源濾波技術(shù)的發(fā)展方向。





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