有源濾波與無源濾波的簡單對比

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電網(wǎng)電網(wǎng)交流

電網(wǎng)電網(wǎng)1諧波抑制技術(shù)分析目前，諧波治理方式主要有兩種：有源濾波方式、無源濾波方式。1.1諧波治理技術(shù)無源濾波器采用電力濾波裝置就近吸收諧波源所產(chǎn)生的諧波電流，是抑制諧波污染的有效措施。通常采用由電力電容器、電抗器和電阻器適當組合而成的無源濾波裝置進行濾波。其工作原理如下圖所示：負載（諧波源）圖4.1無源濾波器工作原理圖無源濾波器由電容電抗和電阻組成，根據(jù)電容電阻固有的阻抗特性，對某一特定頻率的諧波呈低阻抗，為負載諧波電流提供較低的阻抗通道，與電網(wǎng)阻抗形成分流的關(guān)系，使大部分該頻率的諧波流入濾波器，而不流入電網(wǎng)。無源濾波器具有投資少、效率高、結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠及維護方便等優(yōu)點，因此無源濾波器仍然是目前廣泛采用的抑制諧波及無功補償?shù)氖侄?。不過，由于無源濾波器是通過在系統(tǒng)中為諧波提供一條并聯(lián)的低阻通路，以起到濾波作用，其濾波特性由系統(tǒng)和濾波器的阻抗比所決定，因而存在以下缺點：1） 濾波器一旦制成，性能參數(shù)難以變動，濾波特性受系統(tǒng)參數(shù)的影響較大。當系統(tǒng)參數(shù)改變，則濾波裝置有可能失效甚至會引起諧振。因此當電網(wǎng)諧波阻抗降低時，濾波效果將隨之降低；當電網(wǎng)參數(shù)不變而諧波電流增加時，可能使濾波器過載。另一方面即使電網(wǎng)參數(shù)和諧波電流都不變，但由于溫度變化，濾波器部件老化和其它因素都會影響濾波器性能而降低效率。此外濾波器的電抗電容值通常也會有容差即偏離其標準值±10%而增加了失諧度，也會降低濾波效率；2） 只能消除特定的幾次諧波，而對某些次諧波會產(chǎn)生放大作用。當電網(wǎng)短

路容量大（即電源阻抗?。r，則要求濾波器阻抗還要更小，即要求濾波器是精確調(diào)諧（銳調(diào)諧），但由于部件性能的容差和變動使濾波器的設(shè)計有很大的困難；3） 諧波電流增大時，濾波器負擔隨之加重，可能造成濾波器過載；4） 有效材料消耗多，體積大。無源電力濾波器組成簡單，成本也較低。但由于無源電力濾波器容受系統(tǒng)阻抗影響，很難達到預(yù)期要求。而且由于無源元件本身的特性，會與電網(wǎng)阻抗一起作用引起諧振，諧振將引起某次諧波放大數(shù)倍，這對于供電系統(tǒng)來說是非常危險的。電網(wǎng)阻抗一般較為穩(wěn)定，但難免會波動，這樣不但會影響濾波效果，而且可能引起諧振。另一方面，由于濾波支路表現(xiàn)出電容特性（對于濾波支路，容抗遠遠大于感抗），所以在電壓作用下，會產(chǎn)生超前的無功電流，這樣就存在一個問題，在使用無源電力濾波器同時還會進行無功補償，如果系統(tǒng)原有的無功含量不大（小于電容可以提供的無功），那么就會出現(xiàn)無功功率過補，功率因數(shù)可能因此下降，而且會提升電網(wǎng)電壓，這對某些設(shè)備也是不安全的?！?有源濾波器由于無源濾波器具有以上缺點，隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，人們將濾波研究方向逐步轉(zhuǎn)向有源濾波器。與無源濾波器相比，有源電力濾波器具有高度可控性和快速響應(yīng)性，不僅能補償各次諧波，還可抑制閃變、補償無功，有一機多能的特點，其具體特點如下：＞濾波特性不受系統(tǒng)阻抗的影響，可消除與系統(tǒng)阻抗發(fā)生諧振的危險；＞具有自適應(yīng)功能，可自動跟蹤補償變化著的諧波。＞盡管有源電力濾波器有著無源濾波器所不具備的巨大技術(shù)優(yōu)勢，但目前要想在電力系統(tǒng)中完全取代無源濾波器還不太現(xiàn)實。這是因為與無源濾波器相比較，有源電力濾波器的成本較高，這一點是限制其推廣使用的關(guān)鍵。有源電力濾波器由分為兩種：并聯(lián)型有源電力濾波器及串聯(lián)型電力濾波器，并聯(lián)型電力濾波器主要解決諧波電流問題；串聯(lián)型電力濾波器主要解決諧波電壓問題。它們的原理基本相同，并聯(lián)型有源濾波器檢測負載電流，通過相應(yīng)算法計算出其諧波電流，然后發(fā)出與負載諧波電流大小相等、方向相反的電流，與負載諧波電流相互抵消，以達到減小電網(wǎng)側(cè)諧波電流的目的，其工作原理如下圖所示：

圖4.2有源濾波器工作原理圖通過檢測被補償對象的電流瞬時值，經(jīng)指令電流運算電路得出諧波補償電流的指令信號，控制變流器產(chǎn)生所需要的補償電流。補償電流與負載電流中要補償?shù)闹C波成份及無功電流相抵消，最終獲得期望的電源電流。其補償諧波的等效電路圖如下所示：EE圖4.3有源濾波器補償諧波電流等效電路從