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，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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