有源電力濾波器(apf)(編輯修改稿)
2025-07-16 13:34 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 對(duì)于平衡負(fù)荷而言，如果目標(biāo)僅僅是消除電流諧波而不需要三相系統(tǒng)及補(bǔ)償電壓諧波，采用三個(gè)單相有源濾波器的結(jié)構(gòu)是可行的。對(duì)于不平衡負(fù)荷電流或者不對(duì)稱供電電壓，主電路結(jié)構(gòu)采用基于三個(gè)單相逆變器的三相有源電力濾波器是可行的。大多數(shù)的單相負(fù)荷都是有帶中線的三相系統(tǒng)供電的。它們給系統(tǒng)帶來(lái)了大量的中線電流、諧波、無(wú)功以及三相不平衡。三相四線制有源濾波器的引入就是為了減少這類系統(tǒng)出現(xiàn)的問(wèn)題。（5）根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合分，有源電力濾波器還可以分為應(yīng)用在直流系統(tǒng)（主要是高壓直流輸電系統(tǒng)）的有源直流濾波器和應(yīng)用在交流系統(tǒng)的有源濾波器。（6）根據(jù)目的分為電力用戶根據(jù)自身需要在諧波負(fù)荷附近安裝的有源濾波器和電力公司在變電站或配電網(wǎng)安裝的有源濾波器。用戶安裝有源電力濾波器的目的是為了補(bǔ)償諧波電流、電流不平衡以及電壓閃變；電力公司安裝有源電力濾波器的目的是補(bǔ)償配電系統(tǒng)普通耦合點(diǎn)處的諧波電壓以及抑制由線路電感（包括變壓器漏感）和并聯(lián)電容諧振引起的諧波加倍，從而改善電力系統(tǒng)的功率因數(shù)。與無(wú)源濾波器相比，有源電力濾波器具有高度可控性和快速響應(yīng)性，其具體特點(diǎn)如下：（1）具有自適應(yīng)功能，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，可對(duì)頻率和大小都變化的諧波及變化的無(wú)功功率進(jìn)行補(bǔ)償，對(duì)補(bǔ)償?shù)膶?duì)象有極快的響應(yīng)。（2）可同時(shí)對(duì)諧波和無(wú)功功率進(jìn)行補(bǔ)償，補(bǔ)償無(wú)功功率時(shí)不需要儲(chǔ)能元件，補(bǔ)償諧波時(shí)所需儲(chǔ)能元件容量不大，且補(bǔ)償無(wú)功功率的大小可以做到連續(xù)調(diào)節(jié)。（3）受電網(wǎng)阻抗的影響不大，不容易和電網(wǎng)阻抗發(fā)生諧振；且可以跟蹤電網(wǎng)頻率的變化，故補(bǔ)償性能不受電網(wǎng)頻率變化的影響。盡管有源電力濾波器有著無(wú)源濾波器所不具備的巨大技術(shù)優(yōu)勢(shì)，但目前要想在電力系統(tǒng)中完全取代無(wú)源濾波器還不太現(xiàn)實(shí)。這是因?yàn)榕c無(wú)源濾波器相比較，有源電力濾波器的成本較高，這一點(diǎn)是限制有源電力濾波器推廣使用的關(guān)鍵。隨著電力電子工業(yè)的發(fā)展，器件的性價(jià)比將不斷提高，有源電力濾波器必然會(huì)得到廣泛應(yīng)用。無(wú)源濾波器和有源濾波器的工程造價(jià)與諧波要求關(guān)系如圖6所示。從圖6中可以看出，諧波標(biāo)準(zhǔn)要求越高，對(duì)無(wú)源濾波器而言，就是濾波支路增多，其硬件造價(jià)幾乎是以指數(shù)速率增長(zhǎng)的。而對(duì)有源電力濾波器而言，主要是增加控制的難度和復(fù)雜度，硬件的造價(jià)基本不受影響。因此，對(duì)于電能質(zhì)量要求越來(lái)越嚴(yán)格的今天，采用有源電力濾波器作為諧波消除裝置的優(yōu)點(diǎn)正在越來(lái)越突出。無(wú)論有源電力濾波器如何分類，它都是由幾個(gè)共同的部分構(gòu)成，即諧波檢測(cè)環(huán)節(jié)、控制系統(tǒng)、主電路以及耦合變壓器四個(gè)主要的部分構(gòu)成。如圖7所示，基本工作原理為:首先通過(guò)諧波檢測(cè)環(huán)節(jié)檢測(cè)出系統(tǒng)中的諧波并給出需要補(bǔ)償諧波的參考值，然后通過(guò)控制系統(tǒng)根據(jù)該參考值產(chǎn)生相應(yīng)的脈沖，控制主電路產(chǎn)生補(bǔ)償電流或者電壓跟蹤該參考值，起到補(bǔ)償效果，有源電力濾波器通過(guò)耦合變壓器接入系統(tǒng)。下面對(duì)有源濾波器的四個(gè)部分進(jìn)行介紹： 諧波檢測(cè)諧波檢測(cè)環(huán)節(jié)的原理框圖如圖8所示基本工作原理為：預(yù)處理環(huán)節(jié)將電壓或電流互感器輸出的電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)并進(jìn)行適當(dāng)?shù)臑V波與放大（實(shí)際中總存在一定的高頻噪音，因此一般都要對(duì)信號(hào)進(jìn)行一定的濾波及進(jìn)行放大或縮?。?，有源電力濾波器對(duì)諧波信號(hào)的時(shí)間同時(shí)性要求較高，因此一般情況下應(yīng)該對(duì)所需信號(hào)進(jìn)行同步采樣，所以需要加采樣保持電路，即在同一時(shí)刻對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行采樣。將采樣信號(hào)保持起來(lái)，然后分別進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，將模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量。 控制系統(tǒng)有源電力濾波器的控制系統(tǒng)及選用的控制算法是其濾波效果好壞的關(guān)鍵。有源電力濾波器的控制系統(tǒng)主要有模擬控制系統(tǒng)、數(shù)字控制系統(tǒng)以及數(shù)字模擬混合控制系統(tǒng)三類。近年來(lái)隨著微電子技術(shù)的快速發(fā)展，各種數(shù)字處理芯片的性能大大提高，因此有源電力濾波器的控制系統(tǒng)逐步由模擬控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為模擬數(shù)字混合控制系統(tǒng)及純數(shù)字控制系
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