有源電力濾波器基本原理

有源電力濾波器原理圖

有源電力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，能對(duì)動(dòng)態(tài)諧波和頻率、無(wú)功進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，其應(yīng)用可克服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)。

有源電力濾波器的基本原理如圖所示：

檢測(cè)補(bǔ)償對(duì)象的電壓和電流，經(jīng)指令電流運(yùn)算電路計(jì)算得出補(bǔ)償電流的指令信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)補(bǔ)償電流發(fā)生電路放大，得出補(bǔ)償電流，補(bǔ)償電流與負(fù)載電流中要補(bǔ)償?shù)闹C波及無(wú)功等電流抵消，最終得到期望的電網(wǎng)電流。

有源電力濾波器基本原理詳解

有源電力濾波器的輸出補(bǔ)償電流是根據(jù)系統(tǒng)的諧波量動(dòng)態(tài)變化的，因此不會(huì)出現(xiàn)過(guò)補(bǔ)償?shù)膯?wèn)題。另外有源電力濾波器的內(nèi)部應(yīng)具備過(guò)載保護(hù)功能，當(dāng)系統(tǒng)的諸波量大于濾波器容量時(shí)，有源電力濾波器可以自動(dòng)限制在100%額定容量輸出，不會(huì)發(fā)生濾波器過(guò)載。同時(shí)，有源電力濾波器的無(wú)功補(bǔ)償電流是根據(jù)系統(tǒng)無(wú)功量需求動(dòng)態(tài)變化的，不會(huì)出現(xiàn)過(guò)補(bǔ)償，柔性的無(wú)功補(bǔ)償 也不會(huì)產(chǎn)生涌流沖擊。

1、有源電力濾波器的主電路一般由PW逆變器構(gòu)成。根據(jù)逆變器直流側(cè)儲(chǔ)能元件的不同，可分為電壓型有源濾波器（儲(chǔ)能元件為電容）和電流型有源濾波器（儲(chǔ)能元件為電感）。

電壓型有源濾波器在工作時(shí)需對(duì)直流側(cè)電容電壓控制，使直流側(cè)電壓維持不變，因而逆變器交流側(cè)輸出為PWM電壓波。而電流型有源濾波器在工作時(shí)需對(duì)直流側(cè)電感電流進(jìn)行控制，使直流側(cè)電流維持不變，因而逆變器交流側(cè)輸出為PWM電流波。電壓型有源濾波器的優(yōu)點(diǎn)是損耗較少，效率高，是目前國(guó)內(nèi)外絕大多數(shù)有源濾波器采用的主電路結(jié)構(gòu)。電流型有源濾波器由于電流側(cè)電感上始終有電流流過(guò)，該電流在電感內(nèi)阻上將產(chǎn)生較大損耗，所以目前較少采用。

2、電力系統(tǒng)諧波源分為兩類(lèi)，即電流型諧波源和電壓型諧波源。因?yàn)槔硐氲?a target="_blank">電流源的內(nèi)阻為無(wú)窮大，因此對(duì)于理想的電流型諧波源采用串聯(lián)補(bǔ)償?shù)姆绞讲荒転V除諧波，不能阻止諧波電流注入到電力系統(tǒng)中;對(duì)于并聯(lián)型諧波源只能采取并聯(lián)諧波進(jìn)行分流，才能對(duì)注入到電力系統(tǒng)中的諧波進(jìn)行抑制。而理想的電壓源內(nèi)阻為零，因此對(duì)于理想的電壓型諧波源只能采用串聯(lián)有源濾波器才能補(bǔ)償諧波電壓，防止諧波電壓加入到系統(tǒng)中。

而電力系統(tǒng)中不存在理想的電流型諧波源和電壓型諧波源。因此理論上，無(wú)論是采用并聯(lián)型濾波還是串聯(lián)型濾波都可以濾除諸波。如果諧波是從系統(tǒng)側(cè)來(lái)的，則諧波更多的是電壓源性質(zhì)，應(yīng)采取串聯(lián)濾波;而如果諧波是用戶(hù)自己非線(xiàn)性負(fù)載產(chǎn)生的，則基本上是屬于電流型性質(zhì)，應(yīng)采取并聯(lián)濾波。

有源電力濾波器功能

1、濾除電流諧波

可以高效的濾除負(fù)荷電流中2~25次的各次諧波，從而使得配電網(wǎng)清潔高效，滿(mǎn)足國(guó)標(biāo)對(duì)配電網(wǎng)諧波的要求。該產(chǎn)品真正做到自適應(yīng)跟蹤補(bǔ)償，可以自動(dòng)識(shí)別負(fù)荷整體變化及負(fù)荷諧波含量的變化而迅速跟蹤補(bǔ)償，80us響應(yīng)負(fù)荷變化，20ms實(shí)現(xiàn)完全跟蹤補(bǔ)償。

2、改善系統(tǒng)不平衡狀況

可完全消除因諧波引起的系統(tǒng)不平衡，在設(shè)備容量許可的情況下，可根據(jù)用戶(hù)設(shè)定補(bǔ)償系統(tǒng)基波負(fù)序和零序不平衡分量并適度補(bǔ)償無(wú)功功率。在確保濾除諧波功能的基礎(chǔ)上有效改善系統(tǒng)不平衡狀況。

3、抑制電網(wǎng)諧振

不會(huì)與電網(wǎng)發(fā)生諧振，而且在其容量許可范圍內(nèi)還可以有效抑制電網(wǎng)自身的諧振。這是無(wú)源濾波裝置無(wú)法做到的。

4、多種保護(hù)功能

具備過(guò)流、過(guò)壓、欠壓、溫度過(guò)高、測(cè)量電路故障、雷擊等多種保護(hù)功能，以確保裝置和電力系統(tǒng)安全運(yùn)行，并可在負(fù)荷較輕時(shí)自動(dòng)退出運(yùn)行，充分考慮運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

5、全數(shù)字式操作

具備友好的人機(jī)接口，使得操作簡(jiǎn)便，易于使用和維護(hù)。

6、可擴(kuò)展性

在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上還可以根據(jù)市場(chǎng)需求進(jìn)行功能擴(kuò)展，比如可以擴(kuò)展帶液晶顯示的監(jiān)測(cè)、控制臺(tái)，便于工作人員實(shí)地查看裝置運(yùn)行情況；在通訊網(wǎng)絡(luò)暢通的情況下，還可以應(yīng)用GPRS無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)，擴(kuò)展為遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)甚至遠(yuǎn)程控制。