有源濾波器原理

導(dǎo)讀：有源濾波器是一種用于動(dòng)態(tài)抑制諧波、補(bǔ)償無(wú)功的新型電力電子裝置，它能夠?qū)Υ笮『皖l率都變化的諧波以及變化的無(wú)功進(jìn)行補(bǔ)償。本文將介紹有源濾波器的工作原理。感興趣的同學(xué)快來(lái)學(xué)習(xí)吧。

有源濾波器原理——簡(jiǎn)介

有源濾波器之所以稱為有源，顧名思義就是該裝置需要提供電源(用以補(bǔ)償主電路的諧波)，克服LC濾波器等傳統(tǒng)的諧波抑制和無(wú)功補(bǔ)償方法的缺點(diǎn)(傳統(tǒng)的只能固定補(bǔ)償)，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)跟蹤補(bǔ)償，而且可以既補(bǔ)諧波又補(bǔ)無(wú)功。

三相電路瞬時(shí)無(wú)功功率理論是APF發(fā)展的主要基礎(chǔ)理論，APF有并聯(lián)型和串聯(lián)型兩種，用的多為并聯(lián)型的，并聯(lián)有源濾波器主要是治理電流諧波，串聯(lián)有源濾波器主要是治理電壓諧波等引起的問(wèn)題。有源濾波器同無(wú)源濾波器比較，治理效果好，主要可以同時(shí)濾除多次及高次諧波，不會(huì)引起諧振，但相比之下價(jià)格要高得多。

有源濾波器原理——濾波原理

APF通過(guò)外部電流互感器實(shí)時(shí)采集電流信號(hào)，通過(guò)內(nèi)部檢測(cè)電路分離出其中的諧波部分，通過(guò)IGBT功率變換器產(chǎn)生與系統(tǒng)中的諧波大小相等相位相反的補(bǔ)償電流，實(shí)現(xiàn)濾除諧波的功能。

APF輸出補(bǔ)償電流根據(jù)系統(tǒng)的諧波量動(dòng)態(tài)準(zhǔn)確變化，因此不會(huì)出現(xiàn)過(guò)補(bǔ)償?shù)膯?wèn)題。另外，APF內(nèi)部有過(guò)載保護(hù)功能，當(dāng)系統(tǒng)的諧波量大于濾波器容量時(shí)，裝置可以自動(dòng)限制在100%額定容量輸出，不會(huì)發(fā)生過(guò)載。

有源濾波器原理——無(wú)功補(bǔ)償原理

用戶可以通過(guò)參數(shù)設(shè)置，使APF在濾除諧波的同時(shí)進(jìn)行動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償。

APF根據(jù)系統(tǒng)的無(wú)功功率，通過(guò)IGBT功率變換器產(chǎn)生容性或感性的基波電流，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償?shù)哪康?，補(bǔ)償目標(biāo)值可以通過(guò)操作面板設(shè)定，不會(huì)出現(xiàn)過(guò)補(bǔ)償，并且補(bǔ)償平滑，不會(huì)產(chǎn)生對(duì)負(fù)載和電網(wǎng)的涌流沖擊。

有源濾波器原理——認(rèn)識(shí)諧波的危害

Ⅰ增加電力設(shè)施負(fù)荷，降低系統(tǒng)功率因數(shù)，降低發(fā)電、輸電及用電設(shè)備的有效容量和效率，造成設(shè)備浪費(fèi)、線路浪費(fèi)和電能損失;

Ⅱ引起無(wú)功補(bǔ)償電容器諧振和諧波電流放大，導(dǎo)致電容器組因過(guò)電流或過(guò)電壓而損壞或無(wú)法投入運(yùn)行;

Ⅲ產(chǎn)生脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩致使電動(dòng)機(jī)振動(dòng)，影響產(chǎn)品質(zhì)量和電機(jī)壽命;

Ⅳ零序(3的倍數(shù)次)諧波電流會(huì)導(dǎo)致三相四線系統(tǒng)的中線過(guò)載，并在三角形接法的變壓器繞組內(nèi)產(chǎn)生環(huán)流，使繞組電流超過(guò)額定值，嚴(yán)重時(shí)甚至引發(fā)事故。

Ⅴ 諧波會(huì)改變保護(hù)繼電器的動(dòng)作特性，引起繼電保護(hù)設(shè)施的誤動(dòng)作，造成繼電保護(hù)等自動(dòng)裝置工作紊亂;

Ⅵ由于渦流和集膚效應(yīng)，使電機(jī)、變壓器、輸電線路等產(chǎn)生附加功率損耗而過(guò)熱，浪費(fèi)電能并加速絕緣老化;

有源濾波器原理——有源濾波器的優(yōu)點(diǎn)

可動(dòng)態(tài)濾除各次諧波，對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的諧波能夠完全吸收，不會(huì)產(chǎn)生諧振。

Ⅰ節(jié)能5%～8%

Ⅱ降容減少變壓器、斷路器、電纜投資

Ⅲ提高生產(chǎn)率和保持連續(xù)供電

但相對(duì)的缺點(diǎn)是造價(jià)高、且收硬件限制，一些大容量的場(chǎng)合不能夠應(yīng)用，且最高電壓不超過(guò)690V。

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