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有源電力濾波器的分類及介紹

根據(jù)連接電網(wǎng)方法分類

根據(jù)電網(wǎng)接入方式的不同，有源電力濾波器主要分為并接型APF，串連型APF，復(fù)合型APF。

并聯(lián)式有源過濾器

串聯(lián)型APF有源電力濾波器的主電路和負(fù)荷通常并聯(lián)連接到電網(wǎng)上，主要通過引入補(bǔ)償電流來補(bǔ)償電流負(fù)荷的諧波、無功功率和負(fù)序電流。現(xiàn)階段并聯(lián)有源過濾器技術(shù)完善，也是現(xiàn)階段廣泛使用的有源過濾器擴(kuò)。框架圖如下：

并接式有源電力濾波器

串聯(lián)式有源過濾器

串連型APF主要用于去除工作電壓諧波源系統(tǒng)的影響，其中正常負(fù)常負(fù)荷電流，消耗較大，一般應(yīng)用較少。而且各種保護(hù)電路也比較復(fù)雜，所以很少科學(xué)研究單一的串聯(lián)有源過濾器，大部分都是作為復(fù)合有源過濾器的一部分進(jìn)行科學(xué)研究。

有源電力濾波器優(yōu)勢

低紋波電流，高電流響應(yīng)速度

紋波電流和電流響應(yīng)速度是矛盾的兩個指標(biāo)。作為有源電力濾波器，其基本原理是檢測負(fù)載諧波，注入反相諧波，以諧波的相互抵消達(dá)到濾波的目的。一般的有源電力濾波器是一個電流模式控制的電壓源逆變器。輸出電流是通過逆變器輸出的電壓作用在輸出電感上產(chǎn)生的。逆變器采用脈沖寬度調(diào)制，根據(jù)電工的基本原理，紋波電流決定于開關(guān)頻率、直流母線電壓、輸出電感的大小，與電流環(huán)的控制無關(guān)。開關(guān)頻率越高紋波電流越小、直流母線電壓越高，紋波電流越大；輸出電感越大，紋波電流越小。而逆變器期望的輸出電流是由電流環(huán)所控制。有源電力濾波器輸出諧波電流，如果按基波50Hz，補(bǔ)償50次諧波計算，較高諧波頻率將達(dá)到2.5kHz。有源電力濾波器對電流響應(yīng)速度有很高的要求。電流響應(yīng)速度與直流母線電壓和輸出電感大小有關(guān)。直流母線電壓越高，電流響應(yīng)越快；輸出電感越大，電流響應(yīng)越慢。我們期望輸出紋波電流越小越好，電流響應(yīng)速度越快越好，這是一對矛盾。

諧波的影響

諧波電壓在許多情況下能使正弦波變得更尖，不僅導(dǎo)致電機(jī)、變壓器、電容器等電氣設(shè)備的磁滯及渦流損耗增加，而且使絕緣材料承受的電應(yīng)力增大。諧波電流能使變壓器的銅耗增加，所以電機(jī)、變壓器在嚴(yán)重的諧波負(fù)載下將產(chǎn)生局部過熱、振動和噪聲增大、溫升增加，從而加速絕緣老化、縮短變壓器等電氣設(shè)備的使用壽命、浪費(fèi)日趨寶貴的能源、降低供電可靠性。

由于電機(jī)、變壓器、電力電容器、電纜等負(fù)載處于經(jīng)常的變動之中，極易與電網(wǎng)中含有的大量諧波源構(gòu)成串聯(lián)或并聯(lián)的諧振條件，形成諧波振蕩，產(chǎn)生過電壓或過電流，危及電機(jī)、變壓器等負(fù)載及電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，引發(fā)輸配電事故的發(fā)生。

電網(wǎng)諧波將使測量儀表、計量裝置產(chǎn)生誤差，達(dá)不到正確指示及計量。斷路器開斷諧波含量較高的電流時，斷路器的開斷能力將大大降低，造成電弧重燃，發(fā)生短路，甚至斷路器。