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前言

我們都知道有源電力濾波器是一種諧波補(bǔ)償裝置，能有效治理諧波的智能化的電能質(zhì)量治理裝置。其具有智能化的控制以及高效率和快速動態(tài)響應(yīng)等特點(diǎn)，能將復(fù)雜的電能質(zhì)量問題完美的解決。本文主要給大家介紹一下有源電力濾波器的一些相關(guān)基礎(chǔ)知識，方便大家在使用該設(shè)備時(shí)有所幫助。

有源電力濾波器比無源LC濾波器有什么優(yōu)點(diǎn)

相對于無源LC濾波器的只能被動吸收固定頻率與大小的諧波而言，有源電力濾波器可以通過采樣負(fù)載電流并進(jìn)行各次諧波和無功的分離，控制并主動輸出電流的大小、頻率和相位，并且快速響應(yīng)，抵消負(fù)載中相應(yīng)電流，實(shí)現(xiàn)了動態(tài)跟蹤補(bǔ)償，而且可以既補(bǔ)諧波又補(bǔ)無功和不平衡。主要克服了LC濾波器等傳統(tǒng)的諧波抑制和無功補(bǔ)償方法的缺點(diǎn)。

有源電力濾波器的電路拓樸結(jié)構(gòu)分類

按電路拓樸結(jié)構(gòu)分類，電力有源濾波器可分為并聯(lián)型、串聯(lián)型、串并聯(lián)型和混合型。

并聯(lián)型有源濾波器
該結(jié)構(gòu)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)，其拓?fù)鋱D如下所示：

串聯(lián)型有源濾波器
該電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要通過一個(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。其拓?fù)鋱D如下所示：

混合型有源濾波器
該電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)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。其拓?fù)鋱D如下所示：

串、并聯(lián)組合型有源濾波器
該電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)結(jié)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。。其拓?fù)鋱D如下所示：

有源電力濾波器原理圖

利用電力電子器件IGBT及其相關(guān)電路，對系統(tǒng)諧波源進(jìn)行跟蹤抵消補(bǔ)償，即按系統(tǒng)的諧波分量發(fā)出一個(gè)大小相等方向相反的諧波分量，以抵消原諧波分量。主要檢測補(bǔ)償對象的電壓和電流，經(jīng)指令電流運(yùn)算電路，計(jì)算得出補(bǔ)償電流的指令信號，該信號經(jīng)補(bǔ)償電流發(fā)生電路放大，得出補(bǔ)償電流，補(bǔ)償電流與負(fù)載電流中要補(bǔ)償?shù)闹C波及無功等電流抵消，最終得到期望的電網(wǎng)電流。其工作原理如下圖所示：

應(yīng)用場合
主要應(yīng)用場合有配有變頻設(shè)備等類似負(fù)載的場合、配有不穩(wěn)定負(fù)載的場合、軌道交通、石油化工、海洋石油、汽車制造、機(jī)械重工、污水處理、采礦冶煉、市政工程、電信銀行、醫(yī)院、智能建筑、會議中心、游樂中心、水泥、電子、造紙、橡膠、半導(dǎo)體、鋼鐵廠、有色金屬冶煉、電氣化鐵路等。

模塊化組合和安裝方式多樣
采用柜式和壁掛式兩種安裝結(jié)構(gòu)，柜式結(jié)構(gòu)由一臺或數(shù)臺有源電力濾波器的功率單元組合而成，可以直接安裝到項(xiàng)目現(xiàn)場，避免用戶自行成套的問題，簡單方便。單臺整柜最大容量可做到500A。壁掛式安裝主要是為了滿足小容量需求、且對安裝空間有限制要求的客戶需求，能夠節(jié)省空間。其模塊化的容量主要有25A、50A、75A、100A等四種規(guī)格。

有源電力濾波器實(shí)現(xiàn)的功能

濾除電流諧波
可以高效的濾除負(fù)荷電流中2~25次的各次諧波，從而使得配電網(wǎng)清潔高效，滿足國標(biāo)對配電網(wǎng)諧波的要求。該產(chǎn)品真正做到自適應(yīng)跟蹤補(bǔ)償，可以自動識別負(fù)荷整體變化及負(fù)荷諧波含量的變化而迅速跟蹤補(bǔ)償，80us響應(yīng)負(fù)荷變化，20ms實(shí)現(xiàn)完全跟蹤補(bǔ)償。

改善系統(tǒng)不平衡狀況
可完全消除因諧波引起的系統(tǒng)不平衡，在設(shè)備容量許可的情況下，可根據(jù)用戶設(shè)定補(bǔ)償系統(tǒng)基波負(fù)序和零序不平衡分量并適度補(bǔ)償無功功率。在確保濾除諧波功能的基礎(chǔ)上有效改善系統(tǒng)不平衡狀況。

抑制電網(wǎng)諧振
不會與電網(wǎng)發(fā)生諧振，而且在其容量許可范圍內(nèi)還可以有效抑制電網(wǎng)自身的諧振。這是無源濾波裝置無法做到的。

多種保護(hù)功能
具備過流、過壓、欠壓、溫度過高、測量電路故障、雷擊等多種保護(hù)功能，以確保裝置和電力系統(tǒng)安全運(yùn)行，并可在負(fù)荷較輕時(shí)自動退出運(yùn)行，充分考慮運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

全數(shù)字式操作
具備友好的人機(jī)接口，使得操作簡便，易于使用和維護(hù)。

有源電力濾波器最終實(shí)現(xiàn)的目的

1、提高企業(yè)設(shè)備的供電質(zhì)量，提供設(shè)備運(yùn)行的可靠性，減少因設(shè)備誤動作而造成的經(jīng)濟(jì)損失。
2、降低用電設(shè)備發(fā)熱，減少絕緣老化，從而提高設(shè)備的使用壽命，減少設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用。
3、減少電容器的諧振幾率，提高用電安全。
4、減少諧波產(chǎn)生的電磁干擾，保障弱點(diǎn)系統(tǒng)正常工作。
5、 滿足國家及地方標(biāo)準(zhǔn)要求，避免罰款。