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有源濾波器

有源濾波器之所以稱為有源,顧名思義該裝置需要提供電源(用以補償主電路的諧波),其應用可克服LC濾波器等傳統的諧波抑制和無功補償方法的缺點(傳統的只能固定補償),實現了動態跟蹤補償,而且可以既補諧波又補無功。

三相電路瞬時無功功率理論是APF發展的主要基礎理論,APF有并聯型和串聯型兩種,前者用的多;并聯有源濾波器主要是治理電流諧波,串聯有源濾波器主要是治理電壓諧波等引起的問題。有源濾波器同無源濾波器比較,治理效果好,主要可以同時濾除多次及高次諧波,不會引起諧振,但是價位相對高。

    有源電力濾波器,是采用現代電力電子技術和基于高速DSP器件的數字信號處理技術制成的新型電力諧波治理專用設備。它由指令電流運算電路和補償電流發生電路兩個主要部分組成。指令電流運算電路實時監視線路中的電流,并將模擬電流信號轉換為數字信號,送入高速數字信號處理器(DSP)對信號進行處理,將諧波與基波分離,并以脈寬調制(PWM)信號形式向補償電流發生電路送出驅動脈沖,驅動IGBT或IPM功率模塊,生成與電網諧波電流幅值相等、極性相反的補償電流注入電網,對諧波電流進行補償或抵消,主動消除電力諧波。

    有系統結構圖可以看出,APF系統包含兩大部分,即指令電流運算電路和補償電流發生電路。目前主電路的拓撲結構均采用的PWM變流器。圖示的APF的基本工作原理是:檢測補償對象的電壓電流,經過指令電流運算環節計算得出補償電流的指令信號,驅動控制回流根據指令信號產生PWM脈沖作用于變流器的開關器件,使其產生與諧波和無功電流大小相同、方向相反的補償電流,使電網電流波形趨于正弦波,達到補償的目的。

有源濾波器的作用

有源濾波器的主要作用是緩沖基波和諧波的能量,并按一定規律輸入輸出電壓或電流,因此有源濾波器的主電路有四象限變流器其儲能環節組成。按照有源電力濾波器的主電路形式分類,根據其直流側儲能元件的不同可分為電壓型和電流型.

電壓型變流器的儲能環節采用電容器,直流側電壓經過閉環控制保持基本不變,可等效為一個可控電壓源。它的控制方法是根據要求控制輸出電壓,使之與電源電壓在輸出端電抗器相減而得到所需要的補償電流。電壓型變流器具有電路結構簡單、對半導體器件要求不高、能量損耗小、控制易于實現等優點。但它存在一個嚴重的缺點:由于直流側為電容,一旦發生某個橋臂短路,就會造成直流貫通短路,所以電壓型變流器可靠性相對較低,必須在軟硬件上采取保護措施,即同一橋臂的上、下元件必需保持互鎖關系,并有死區封鎖時間。電流型有源濾波器的變流器的儲能環節是電感元件,經閉環控制保持直流側電流基本不變,可等效為一個可控的電流源。它是將直流電流調制成一個脈沖列,再通過交流輸出端上的交流濾波器解調成所要求的電流。其直流側電流應與最:大補償電流相匹配。由于電流型變流器直流側的儲能元件是電感,故在裝置發生貫穿短路等故障時,有限制故障電流急劇增加的作用。

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