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(bǔ)償各次諧波、抑制閃變、補(bǔ)償無功，自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償變化的諧波等技術(shù)優(yōu)勢。下面將介紹其的分類以及應(yīng)用：
1.按逆變器直流側(cè)儲能元件分類
有源電力濾波器的主電路一般由PWM逆變器構(gòu)成。根據(jù)逆變器直流側(cè)儲能元件的不同，可分為電壓型有源濾波器(儲能元件為電容)和電流型有源濾波器(儲能元件為電感)。
1.1電壓型
電壓型有源濾波器在工作時(shí)需對直流側(cè)電容電壓控制，使直流側(cè)電壓維持不變，因而逆變器交流側(cè)輸出為PWM電壓波。優(yōu)點(diǎn)是損耗較少，效率高，是目前國內(nèi)外絕大多數(shù)有源濾波器采用的主電路結(jié)構(gòu)。如圖1所示。
圖1 電壓型有源濾波器
1.2電流型
電流型有源濾波器在工作時(shí)需對直流側(cè)電感電流進(jìn)行控制，使直流側(cè)電流維持不變，因而逆變器交流側(cè)輸出為PWM電流波。由于電流側(cè)電感上始終有電流流過，該電流在電感內(nèi)阻上將產(chǎn)生較大損耗，所以目前較少采用。如圖2所示。
圖2 電流型有源濾波器
2.按電路拓樸結(jié)構(gòu)分類
有源電力濾波器可分為并聯(lián)型、串聯(lián)型、串-并聯(lián)型和混合型。
2.1并聯(lián)型
圖3所示為并聯(lián)型有源濾波器的基本結(jié)構(gòu)。它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(bǔ)償以及平衡三相系統(tǒng)中的不平衡電流等。目前并聯(lián)型有源濾波器在技術(shù)上已較成熟，它也是當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的一種有源濾波器拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)。
圖3 并聯(lián)型有源濾波器
2.2串聯(lián)型
圖4所示為串聯(lián)型有源濾波器的基本結(jié)構(gòu)。它通過一個(gè)匹配變壓器將有源濾波器串聯(lián)于電源和負(fù)載之間，以消除電壓諧波，平衡或調(diào)整負(fù)載的端電壓。與并聯(lián)型有源濾波器相比，串聯(lián)型有源濾波器損耗較大，且各種保護(hù)電路也較復(fù)雜，因此，很少研究單獨(dú)使用的串聯(lián)型有源濾波器，而大多數(shù)將它作為混合型有源濾波器的一部分予以研究。
圖4 串聯(lián)型有源濾波器
2.3混合型
圖5所示為混合型有源濾波器的基本結(jié)構(gòu)。它是在串聯(lián)型有源濾波器的基礎(chǔ)上使用一些大容量的無源L-C濾波網(wǎng)絡(luò)來承擔(dān)消除低次諧波，進(jìn)行無功補(bǔ)償?shù)娜蝿?wù)。而串聯(lián)型有源濾波器只承擔(dān)消除高次諧振及阻尼無源LC網(wǎng)絡(luò)與線路阻抗產(chǎn)生的諧波諧振的任務(wù)。從而使串聯(lián)型有源濾波器的電流、電壓額定值大大減少(功率容量可減少到負(fù)載容量的5%以下)，降低了有源濾波器的成本和體積。從經(jīng)濟(jì)角度而言，這種結(jié)構(gòu)形式在目前是一種值得推薦的方案。但隨著電力電子器件性能的不斷提高，成本不斷下降，混合型有源濾波器可能被下面一種性能價(jià)格比更高的有源濾波器代替。
圖5 混合型有源濾波器
2.4串-并聯(lián)型
圖6所示為串-并聯(lián)型有源濾波器的基本結(jié)構(gòu)。它組合了串聯(lián)有源濾波器和并聯(lián)有源濾波器的優(yōu)點(diǎn)，能解決電氣系統(tǒng)發(fā)生的大多數(shù)電能質(zhì)量問題，所以又稱之為萬能有源濾波器或統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器(UPQC)，該類有源濾波器的主要問題是控制復(fù)雜、造價(jià)較高。
圖6 串-并聯(lián)型有源濾波器
以上就是有源電力濾波器的分類介紹了。目前有源電力濾波器可廣泛應(yīng)用于工業(yè)、商業(yè)和機(jī)關(guān)團(tuán)體的配電網(wǎng)中，如：電力系統(tǒng)、電解電鍍企業(yè)、水處理設(shè)備、石化企業(yè)、大型商場及辦公大樓、精密電子企業(yè)、機(jī)場/港口的供電系統(tǒng)、醫(yī)療機(jī)構(gòu)等等。根據(jù)應(yīng)用對象不同，有源電力濾波器的應(yīng)用將起到保障供電可靠性、降低干擾、提高產(chǎn)品質(zhì)量、增長設(shè)備壽命減少設(shè)備損壞等作用。
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