有源電力濾波器原理及優(yōu)缺點(diǎn)簡(jiǎn)析

時(shí)間：2024-12-26作者：安科瑞電氣股份有限公司瀏覽：834

有源電力濾波器原理及優(yōu)缺點(diǎn)簡(jiǎn)析

諧波抑制和無(wú)功功率補(bǔ)償傳統(tǒng)的方法是應(yīng)用結(jié)構(gòu)緊湊，使用方便，質(zhì)量穩(wěn)定，成本低(PassiveFilter,簡(jiǎn)稱(chēng)為PF)。但主要缺點(diǎn)是過(guò)濾特殊次諧波，過(guò)載能力小，系統(tǒng)配置特性阻抗和工作頻率變化適應(yīng)性弱，可靠性弱，損耗大。
但由于無(wú)源濾波器的特性受控制參數(shù)影響較大，只有去除特定的諧波、過(guò)載能力小、系統(tǒng)配置特性阻抗、工作頻率變化適應(yīng)性弱、可靠性弱等因素，過(guò)濾研究?jī)?nèi)容逐漸轉(zhuǎn)化為有源濾波器(ActivePowerFliter，簡(jiǎn)稱(chēng)為APF)。
有源電力濾波器作為一種新型的諧波整治技術(shù)，是消除諧波環(huán)境污染、提高電能質(zhì)量分析的有效工具。與傳統(tǒng)的無(wú)源濾波器相比，有源電力濾波器具有補(bǔ)償諧波、防閃、補(bǔ)償無(wú)功功率、自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償變化等市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)，在工業(yè)上得到了廣泛的應(yīng)用。
原理
有源電力濾波器的原理是實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電網(wǎng)諧波及補(bǔ)償對(duì)象的電流和電壓，通過(guò)命令電流計(jì)算單元計(jì)算補(bǔ)償電流命令數(shù)據(jù)信號(hào)，使用相同尺寸、相位差的補(bǔ)償電流，引入電網(wǎng)和負(fù)荷諧波電流，促進(jìn)開(kāi)關(guān)電源電流只含基波，達(dá)到去除電源電流中諧波的效果；同時(shí)，有源濾波器傳輸基波無(wú)功電流，進(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ)償。
理論上，有源電力濾波器可以形成隨機(jī)波型的電流。圖1顯示了有源濾波器的結(jié)構(gòu)框圖[2]。與傳統(tǒng)的無(wú)源濾波器一樣，有源電力濾波器也為諧波電流或諧波工作電壓提供等效電路。無(wú)源網(wǎng)絡(luò)在諧振頻率下大，并聯(lián)互聯(lián)網(wǎng)或等效阻抗無(wú)限。
圖1有源濾波器的組成結(jié)構(gòu)
根據(jù)連接電網(wǎng)的形式，有源電力濾波器可分為并聯(lián)式和串聯(lián)式。各類(lèi)有源電力濾波器結(jié)構(gòu)不同，原理和特點(diǎn)不同。
并聯(lián)式有源過(guò)濾
圖2是單用串聯(lián)有源過(guò)濾器的綜合拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。這是有源濾波器中基本的方法，它可以產(chǎn)生相同的負(fù)載諧波尺寸，反向補(bǔ)償電流，并將電源側(cè)電流補(bǔ)償為正弦波形。并聯(lián)有源濾波器一般用于電流源非線(xiàn)性負(fù)載諧波電流、無(wú)功功率補(bǔ)償及其平衡三相系統(tǒng)中的不平衡電流。
這也是工業(yè)上投入多的計(jì)劃。但由于電源電流直接用于逆變橋，對(duì)電子開(kāi)關(guān)的抗壓額定電壓要求嚴(yán)格；當(dāng)負(fù)荷諧波電流含量較高時(shí)，規(guī)定這種類(lèi)型APF具有較大的補(bǔ)償容積和較寬的補(bǔ)償頻段，使其具有較大的補(bǔ)償容積和較寬的補(bǔ)償頻段APF隨著成本的增加和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的高性?xún)r(jià)比，并聯(lián)有源過(guò)濾不適合補(bǔ)償工作電壓諧波源。
圖2并有源過(guò)濾全面框架圖2
串聯(lián)式有源濾波器
串連型APF框架圖如下圖3所示。APF供電系統(tǒng)通過(guò)藕合變電器串聯(lián)，可等效電路為受控電壓源。關(guān)鍵特點(diǎn)是補(bǔ)償電網(wǎng)諧波工作電壓和三相不平衡工作電壓，消除工作電壓諧波源負(fù)荷系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)軟件側(cè)工作電壓諧波和電壓波動(dòng)對(duì)敏感負(fù)荷的影響。
但串聯(lián)有源濾波器損耗大，各種保護(hù)電路復(fù)雜；同時(shí)，當(dāng)直流系統(tǒng)中使用串聯(lián)有源電力濾波器時(shí)，蓮花變壓器系統(tǒng)軟件連接側(cè)出現(xiàn)直流電磁飽和問(wèn)題，只能在交流系統(tǒng)中選擇。
圖3串聯(lián)有源過(guò)濾全面框架圖
有源濾波器能有效濾除電網(wǎng)中2~50次諧波，反應(yīng)速度小于1ms，它是目前有效的過(guò)濾技術(shù)。但有源電力濾波器存在容量大、成本相對(duì)較高的缺陷，在廣泛應(yīng)用中受到限制。
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