文档介绍：第8章 有源电力滤波器
有源电力滤波器概述
瞬时无功功率理论与谐波电流检测
并联型有源电力滤波器
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有源电力滤波器概述
有源电力滤波器的发展
有源电力滤波器从提出到投入实际应用，经历了几个发展阶段。
(1)基本原理的提出和概念的形成。
(2)快速发展。
(3)持续发展。
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有源电力滤波器在国外已经进入工业实用化阶段。世界上有源电力滤波器的主要生产厂家有日本三菱电机公司、美国西屋电气公司、德国西门子公司等。其中有源电力滤波器技术在日本已经成熟。
我国在有源电力滤波器的研究方面起步较晚，直到20世纪80年代末才有论文发表。20世纪90年代以来一些高等院校和科研机构开始进行有源电力滤波器的研究，但有关研究主要以理论研究和实验为主。
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有源电力滤波器的基本原理
有源电力滤波器的基本原理如图所示，图中，es表示系统的等效电源，提供的电流为is，非线性负载产生的电流为iL，有源电力滤波器并联在负载端，产生的电流为iC。
根据基尔霍夫定律得
图8-1 并联型有源电力滤波器系统构成原理图
(8-1)
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假设负载电流含有谐波和无功分量，如式(8-2)所示，式中iLfp、iLfq和iLh分别负载电流的基波有功分量、基波无功分量和谐波分量。
(8-2)
当需要补偿负载电流产生的谐波电流时，只需要有源电力滤波器产生的补偿电流与负载电流的谐波分量iLh大小相等、方向相反，如式(8-3)，代入到式(8-1)，与谐波分量相互抵消，如式(8-4)，则电源电流中只含基波分量，不含谐波，这样就达到了抑制电源电流中谐波的目的。
(8-3)
(8-4)
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有源电力滤波器的基本工作原理是根据补偿目的，检测出需要补偿的电流作为参考量，然后根据有源电力滤波器的控制电路，产生一个与参考量大小相等、方向相反的谐波或无功量注入到系统中去，使系统电流最终满足要求。从另一个角度讲，有源电力滤波器向系统注入的量是谐波分量，所以有源电力滤波器也可以看成是一个谐波源。
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有源电力滤波器应该包含两个部分：
电流运算电路，用来检测出补偿对象电流中的谐波和无功电流等分量；
补偿电流发生电路，即根据检测电路所得出的补偿电流指令信号，产生实际的补偿电流。
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有源电力滤波器的特点
与传统的无源滤波器相比，有源电力滤波器有如下特点：
(1)具有自适应能力，能自动跟踪补偿频率和大小都变化的谐波和无功分量，响应速度快，可控性能较高，补偿效果好。
(2)补偿特性受电网系统参数的影响不大，不易与电网阻抗发生谐振，且能抑制由于外电路的谐振产生的谐波过电流。
(3)补偿功能、补偿方式多样化。
(4)装置所占的空间小，初期投资较大，电磁干扰较大。
(5)有源电力滤波器控制快速，不存在过载问题，即当系统中谐波较大时，装置仍可以运行，无需断开。
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有源电力滤波器的主电路形式
有源电力滤波器主电路目前均采用PWM变流器，根据直流侧贮能元件的不同，可分为电压型和电流型两种。
图8-2和图8-3分别示出了可应用于三相三线制系统的电压型和电流型两种主电路，图中的电力电子器件为IGBT，实际中可在GTO、IGBT、IGCT等器件中选择。
图8-2 三相电压型PWM变流器
图8-3 三相电流型PWM变流器
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图8-4和图8-5分别示出了应用于单相系统的电压型和电流型两种主电路形式。
图8-4 单相电压型PWM变流器
图8-5 单相电流型PWM变流器
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