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最傳統(tǒng)的諧波抑制和無功補償?shù)姆椒ㄊ鞘褂媒Y(jié)構(gòu)簡單，使用方便，技術(shù)成熟以及成本低無源濾波器(Passive Filter,縮寫為PF)。但缺點是只能濾除特定次諧波，過載能力小，對系統(tǒng)阻抗和頻率變化的適應(yīng)性較差，穩(wěn)定性較差，損耗大等。
但由于無源濾波器特性受系統(tǒng)參數(shù)影響大，只能消除特定的幾次諧波，過載能力小，對系統(tǒng)阻抗和頻率變化的適應(yīng)性較差，穩(wěn)定性較差等因素，人們將濾波研究方向逐步轉(zhuǎn)向有源濾波器(Active PowerFliter，縮寫為APF)。
有源電力濾波器作為一種新型的諧波治理技術(shù)，是消除諧波污染、提高電能質(zhì)量的有效工具。與傳統(tǒng)的無源濾波器相比，有源電力濾波器具有補償各次諧波、抑制閃變、補償無功，自動跟蹤補償變化的諧波等技術(shù)優(yōu)勢，在工業(yè)上得到了廣泛的應(yīng)用。
工作原理
有源電力濾波器的基本原理是實時檢測電網(wǎng)諧波及補償對象的電壓和電流，經(jīng)指令電流運算單元計算出補償電流指令信號，利用可控電力電子器件產(chǎn)生與之大小相等、相位相反的補償電流，注入電網(wǎng)與負(fù)載中的諧波電流抵消，使得電源中電流中只含基波，最終達到消除電源電流中諧波的目的；同時，有源濾波器發(fā)出基波無功電流，進行無功補償。
有源電力濾波器從理論上講可以產(chǎn)生任意波形的電流。與傳統(tǒng)的無源濾波器一樣，有源電力濾波器也是給諧波電流或諧波電壓提供一個在諧振頻率處等效導(dǎo)納為無究大的并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)或等效阻抗為無窮大的串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。
根據(jù)接入電網(wǎng)的方式，有源電力濾波器可以分為并聯(lián)型、串聯(lián)型。每一種類型的有源電力濾波器結(jié)構(gòu)不同，因其工作原理、特性各不相同。
并聯(lián)型有源濾波
單獨使用的并聯(lián)型有源濾波系統(tǒng)的構(gòu)成拓?fù)?。它是有源濾波器中最基本的形式，它可產(chǎn)生與負(fù)載諧波大小相等，方向相反的補償電流，從而將電源側(cè)電流補償為正弦波。并聯(lián)型有源濾波器主要適用于電流源型非線性負(fù)載的諧波電流抵消、無功補償以及平衡三相系統(tǒng)中的不平衡電流等。
它也是工業(yè)上已投入運行最多的一種方案，但由于電源電壓直接加在逆變橋上，因此對開關(guān)元件的耐壓電壓等級要求高；負(fù)載諧波電流含量高時要求這種APF具備大的補償容量和寬的補償頻帶，從而使APF的成本提高，經(jīng)濟性價比下降，所以并聯(lián)型有源濾波不適合補償電壓型諧波源。
串聯(lián)型有源濾波器
串聯(lián)型APF的結(jié)構(gòu)圖如圖3。APF經(jīng)耦合變壓器串接入電力系統(tǒng)，可等效為一個受控電壓源。主要優(yōu)點是補償電網(wǎng)諧波電壓和三相不平衡電壓，消除電壓型諧波源負(fù)載對系統(tǒng)的影響，以及系統(tǒng)側(cè)電壓諧波與電壓波動對敏感負(fù)載的影響。
但是，串聯(lián)型有源濾波器損耗較大，且各種保護電路也較復(fù)雜；同時串聯(lián)型有源電力濾波器應(yīng)用在直流系統(tǒng)中時，耦合變壓器的系統(tǒng)接入側(cè)很容易出現(xiàn)直流磁飽和問題，所以只在交流系統(tǒng)中采用。
圖3 串聯(lián)型有源濾波系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖
有源濾波器能有效濾除電網(wǎng)中2～50次諧波，反應(yīng)時間小于1毫秒，是目前最有效的一種濾波技術(shù)。但是有源電力濾波器有容量大、成本高的缺點，在廣泛使用上受到一定的限制。