文档介绍：电能质量分析
电能质量分析报告
报告题目：有源电力滤波器技术与电能质量的提高
姓 名：
指导老师：刘会金
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学 号：
器通常选定特定频率,滤除指定次谐波;存在与电网发生谐振的可能性;对电网阻抗和频率变化十分敏感,同时,也存在体积大、损耗大等问题。如何进一步提高电能质量,有效地抑制电网中的谐波和无功功率,这一问题已引起广泛的关注。许多专家和学者一直在研究和开发动态可调装置来解决电能质量的问题,其中具有代表意义的是有源电力滤波器。从目前国外的情况来看,利用有源电力滤波器进行谐波和无功补偿以提高电能质量的技术是今后的一个开展趋势。
五．有源电力滤波器的结构与类型
有源电力滤波器可以按照所使用的变流器类型、拓扑结构和电源相数来进行分类。变流器类型分为CSI(电流型)和VSI(电压型)结构;拓扑结构分为并联型、串联型和串、并联混合型;第三类是根据电源相数来分,如单相、三相三线或三相四线等。
根据使用的变流器类型分类：
有源电力滤波器的主电路有两种类型的变流器,即电流型PWM逆变电路和电压型PWM逆变电路。它的作用是产生非正弦电流来补偿非线形负载的谐波电流。电流型有源电力滤波器虽有较高的可靠性,但却有较高的损耗并且在交流侧需要并联数值较大的电感,因此在一般场合下使用较少。而电压型PWM变流器在它的直流侧带有一个大电容,因为其轻便且特性较好,所以现在主要使用的是这种装置。
根据拓扑结构分类：
按照拓扑结构有源电力滤波器可分为串联型、并联型和两者混合使用的统一电能质量调节器。串联有源和并联无源混合使用的滤波器被称作复合型滤波器。图1给出了有源电力滤波器的分类,图中APF为有源电力滤波器。从与负载联接形式的角度可分为并联型有源电力滤波器和串联型有源电力滤波器两大类。目前的研究主要集中在交流有源电力滤波器,直流有源电力滤波器的研究也在逐步开展,典型的研究之一是在直流输电系统中的应用。图2给出了有源电力滤波器与供电系统、负载之间的联线示意图。
图1 有源电力滤波器的分类
图2 不同形式的有源电力滤波器与负载之间的联接原理图
根据电源的类型分类：
有源电力滤波器可以按照单相和三相(三线或四线)电源或负载系统分类。有许多非线性负载,如家用设备,联接在单相电源系统中。一些不带中线的三相负载由三相电源供电。还有许多单相非线性负载,如计算机、家用电灯等,分布在三相四线制系统中。所以,有源电力滤波器可根据单相、三相三线和三相四线进行分类。
六．技术与经济考虑
经过近二、三十年的开展,至1990年在国外的许多商业开展方案已被完成并投入了实施,这反映了有源电力滤波器在制造技术上已走向成熟。一些国家如日本和美国,投运的有源电力滤波器容量已超过1000kVA。近几年50kVA以下的有源电力滤波装置迅速增加,反映了社会对谐波抑制重要性的认识在提高。可以断定,随着电网谐波污染的加重,对有源电力滤波器数量的需求将会不断增加。一些标准的相继出台,也使有源电力滤波器的使用大为增加。
目前看来,阻碍有源电力滤波器大量使用的主要因素有以下几个方面:
(1)与无源滤波器相比,设备的初期费用偏大。目前这两者的费用比大约在7∶1左右。但从长远来看,随着电力电子器件价格的下降,这个比值会随着技术的成熟而大幅下降。
(2)有源电力滤波器的自身损耗问题。有源电力滤波器的主开关器件由于工作在高频状态,其开关损耗是不可
防止的。与无源滤波器的2～～30W/kVA相比,有源电力滤波器的损耗要到达50～90W/kVA。较高的损耗,即阻碍设备容量的进一步提高,也增加了运行本钱。因此,如何减少这一局部的损耗,也是今后研究的一个重点。
(3)有源电力滤波器工作在高频状态,其产生的电磁干扰、电磁元件的发热也是阻碍其使用的一个因素。
七．有源电力滤波器的其他功能
有源电力滤波器在控制上有相当的灵活性,可以将其用在一些特殊的场合。
电流型补偿可分为电流谐波补偿、无功功率补偿、三相负载平衡和中线电流抑制等。这些补偿可以单独进行,也可以同时进行。对于谐波电流补偿,并联有源电力滤波器是一个理想的选择。而无功功率补偿要分情况而定,对可调负载采用并联有源电力滤波器,对固定负载采用交流电容器。在三相三线或三相四线系统中负载的平衡通常是由并联
型有源电力滤波器来完成的。
电压补偿可分为电压谐波补偿、改善电压调节、平衡电压、减小电压波动、消除电压倾斜和下陷等。通常采用串联型有源电力滤波器进行电压补偿。目前,有源电力滤波器也可用于短时间内修正电压的瞬