【精編匯總版】電網有源濾波器結工作原理介紹及發(fā)展分析合集

1、【精編匯總版】電網有源濾波器結工作道理介紹及開展剖析合集】6/6【精編匯總版】電網有源濾波器結工作道理介紹及開展剖析合集1明言隨著電力電子技術的迅猛開展和成熟，電力系統(tǒng)中的大型功率電子裝豈H益增 多，在提高產業(yè)自動化程度和效益的同時，ill于是各種使用傳統(tǒng)相控整流技術的 大容量非線性負荷，在運行過程中所發(fā)作的髙諧波和低功率因數(shù)的運行狀態(tài)，嚴 重風險者甩力系統(tǒng)的平靜和甩網供甩質堪。傳統(tǒng)的諧波克制和無功賠償?shù)姆绞绞菍㈦娏o源濾波器與需賠償?shù)姆蔷€性負載 并聯(lián),為諧波提供一個低阻通路的同時也提供負載所需的無功功率,無源濾波器 （PF）具冇布局龐大，使用方便，技術成熟以及成本低等優(yōu)點。同時，它的缺點也

2、很分明口:1）它的賠償特性受電網及負我影響較大，其濾波效果依賴于電網和負 我的參數(shù)，濾波特性較差；2）給電網帶來肯定險患，概略發(fā)作電網.與濾波器間的 小、并聯(lián)諧振；3）只能賠償固定的無功功率,對變卦的無功功率不能舉行精確的 賠償，不能對諧波和無功實現(xiàn)動態(tài)賠償；Q所需儲能元件的體積大。有源濾波器 （APF, Active Power Filter）則仃效的措置了無源濾波器的缺點。冇源濾波器的 賠償特性受電網及負載影響很小，不光防止了與電網發(fā)作串、并聯(lián)諧振的風險， 同時還可克制串并聯(lián)諧振的發(fā)作；實現(xiàn)了動態(tài)賠償，可以對頻次和巨細都變卦的 諧波以及變卦的無功功率舉行迅速的動態(tài)跟蹤賠償；可以同時對諧波和

3、無功舉行 賠償，J1賠償無功的巨細可做到持續(xù)調節(jié)，既可對一個諧波和無功源獨自賠償， 也可對多個諧波和無功源舉行綜合賠償；仃源濾波器賠償無功功率時不需儲能元 件，賠償諧波時所需儲能元件容量不大.本文在介紹萬源濾波器的基本道理和布局特點的底子.匕介紹了冇源濾波器拓撲 布局的開展現(xiàn)狀及其運用，最后展望了有源濾波器的開展前景。2冇源濾波器的道理及其布局行源濾波器是由一組開關器件和無源儲能元件如電感和電容組成，其系統(tǒng)次要III 指令電流運算電路和賠償電流發(fā)作電路兩大部份組成。有源濾波器布局如圖1。 設負載電流的高次諧波含用為。它的基本工作道理是：檢測賠償對象的電流（或 電壓），顛末指令運算電路得到賠償電

4、流的指令信號,該信號經操作器由賠償電 流發(fā)作電路得到，賠償電流負我中的諧波也流抵消，使電網的電流恢復為純摯弦波形；同時，冇源濾波器發(fā)出基波無功電流，舉行無 功補恨MiTa陽2級介貨C0電力標震器電題睛府圖1育源濾波器的布局3有源濾波器的拓撲布局及其應用憑證電力冇源濾波器接入電網的方式，可將其系統(tǒng)構成份為三大類，即并聯(lián)型 2-4,串聯(lián)型5, 6和混合型。3.1并聯(lián)型有源濾波器普通情況下，并聯(lián)型冇源濾波器冇三種使用方式，獨自使用方式、與PF混合使 用方式以及注入電流方式。3. 1. 1并聯(lián)APF獨自使用方式圖2為獨自使用方式的并聯(lián)型冇源濾波系統(tǒng)的構成拓撲。它是冇源濾波器屮最基 本的方式，它可發(fā)作與

5、負載諧波巨細相等，偏向相反的賠償電流，從而將山源側 電流賠償為正弦波。并聯(lián)型有源濾波器上要用于感性電流源型負載的賠償，它也 是產業(yè).上已投入運行最多的一種規(guī)劃方案，但由電源電壓宜接加在逆變橋上，因此 對開關元件的電壓品級要求高；負我諧波電流含星高時耍求這種APF的容量必需 很大，同時具有大的賠償容量和寬的賠償頻帯斗勁困難。Power SystemShunt Active Power Filler圖2獨自使用的并聯(lián)APE3. L2與PF混合使川方式為克制獨自使用時面臨的缺點，并聯(lián)型APE常常與PF混合使用。就與PE混合使 用的方式來說乂可分為兩種：土種是有源電力濾波器與無源濾波器并聯(lián)；另一種 是

6、冇源電力濾波淵與無源濾波器由聯(lián)。圖2是并聯(lián)型AEE與PF并聯(lián)的布局圖。 APF與PF并聯(lián)接入電網，配合派擔賠償諧波的任務。PF次要賠償較髙次的諧波, 是一個髙通濾波器，它一方面用于打消賠償電流屮因主電路屮器件通斷而屮起的 諧波，另一方面它可濾除賠償對象中次數(shù)較懸的諧波，從而可低落對APF主電路 屮提件開關頻次的要求。圖3(b)為并聯(lián)型APF與PF串聯(lián)使用的布局圖，該方式 屮，APF的用于改良PF的濾波特性，克制P1-易受電網阻抗影響和易與電網阻抗 發(fā)作諧振缺點，而諧波和無功次要由PF賠償，而這種方式中，APF不承受交流 電源的基波也壓，因此裝置容量斗勁小。并聯(lián)混合型冇源阻力濾波器具仃安裝、 維

7、護龐大的優(yōu)點，可以直接在已冇的無源濾波器上舉行改造，因此并聯(lián)混合型電 力有源濾波器的使用最為普及。3. 1.3注入電路方式注入電路方式又可分為與LC串聯(lián)諧振注入電路方式和與LC并聯(lián)諧振注入電路方 式兩種。這種方式燈低落APF的容量，它是用電感和電容構成注入網路，操作心 感電容電路的諧振特件，使得APF只需承受很小部份的基波也壓，從而使APF 容量減小。3. 2串聯(lián)型冇源濾波器串聯(lián)型APF的包拈獨自使用方式和與無源濾波器混合使用方式兩種。串聯(lián)型APF 的布局圖如圖4。這種裝置和肖于一個電壓操作電壓源，通過對電源電壓屮的諧波分顯的檢測，發(fā)作與之相反的附加電壓信號，從而實現(xiàn)系統(tǒng)4諧波的拒卻，使 電源

8、端電壓恢復正弦波形。這種方式的特點是冇源濾波器作為電壓源屮聯(lián)在電源 和底波源之間，它次要用于打消帶電容二極管整流電路等，電壓型諧波源負我對 系統(tǒng)的影響，以及系統(tǒng)側電壓諧波與電壓平穩(wěn)對敏感負載的影響。4并聯(lián)型八円；對照，山于串聯(lián)型APF屮流過的是正常負荷電流，因此損耗較大； 此外，串聯(lián)型APF的投切，妨害后的退力及各種庇護也較并聯(lián)APF龐大。因此， L1前應用較多的是小聯(lián)型APF，J PF混合使用方式。圖5為這種方式的典型系統(tǒng) 布局。該規(guī)劃方案的特點見諧波基本由PF賠償，而APF作用只是改良PF的濾波特性。3. 3混合型有源濾波器混合型是指小聯(lián)APF和并聯(lián)APF的混合使用。如圖6, 中聯(lián)的APF

9、T將電源與負 投拒卻，阻止電源諧波電壓傳入負載端，同時也阻止了負載屮的諧波電流污染電 網；并聯(lián)的APFII則提供了一個低阻抗的諧波電流歧路，用于吸收負載屮的諧波 電流，阻止負載屮的諧波電流在電源端發(fā)作分外的諧波電壓.這種混合型APF聚集了屮聯(lián)型APF和并聯(lián)型APF的優(yōu)點，乂稱為統(tǒng)一電能質量調 節(jié)器（UPQC）。混合型APF布局的t要缺點是操作方式龐大，成本較髙。4有源濾波器的開展趨勢冇源濾波器是改裨供電質量，凈化電網污染的一種行效裝置，自從七十年代提出 以來，有源濾波技術得到了長足的開展，越來越多的APF投入了運行，非論從現(xiàn) 實功能還是運行功率上都仃分明前進。H前，APF曾經運用在提高電能質用

10、，解 決三相電力系統(tǒng)屮終端電壓調節(jié)，電壓平穩(wěn)克制，電壓平衡改良以及諧波打消和 無功賠償?shù)瘸删蜕?。從頻年來的研究和應用1 -8可以看出，有源濾波器的開展 前景如下：1）隨著新型動力的開展，仃源濾波器的運用局限得到極大擴展。出格是新型動力 發(fā)電后并入電網時，冇源濾波器可減少其對電網發(fā)作風險，如文獻8介紹了一 種可運用于太陽能發(fā)電的有源濾波器。2）從成本和恪守，以及獷大容量來說，APF與PF混合使用的冇源濾波器系統(tǒng)將 得到更加普及得運用。3）冇源濾波靜裝置的多功能化也是其開展的一個偏向。APF在打消高次諧波的同 時;提髙電力系統(tǒng)的檢定性，克制閃變和賠償無功。這樣既契合電力系統(tǒng)開展的 必要，又從功能上低落了裝置得成本。參考材料 http:/5竣事語木文在介紹仃源