文档介绍：电能质量分析
流、陷波等。
二．什么是有源电力滤波器呢？
有源电力滤波器（APF：Active power filter）是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置，它能够对不同包括并联型、串联型及混合型。与无源滤波器混合使用的串联型、并联型有源电力滤波器是其中的典型装置。许多控制方法,如瞬时无功功率理论,同步d-q坐标系原理,同步检测方法和陷波滤波器方法等都被用来发展三相有源电力滤波器。
在三相四线制系统中,一些论著主要研究了由非线性不平衡负载,如计算机电源、荧光灯等引起的中线电流过大的问题。对各种解决中线电流和不平衡负载电流的方法也作了尝试,主要内容包括:消除或减少中线电流、谐波补偿、负载平衡、无功功率补偿等。
四．有源电力滤波器与电能质量的关系
在输电系统和配电网中,大量非线性负荷的使用,使电网存在电压闪变、波动、频漂、三相不平衡、谐波等影响电能质量和效率的问题,尤其是以开关电源和交流调速设备为代表的各种电力电子装置的大量使用,对其他用户产生扰动,威胁电网和用电设备的安全运行,使得电力系统
中无功功率和谐波补偿成为迫切需要解决的问题。以往,这一方面的问题主要是靠使用无源滤波器装置来解决。传统的无源LC滤波器可以减少谐波,使用的电容器可以改善交流负载的功率因数,但存在明显的不足与缺陷:设计的无源滤波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发展趋势。
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、三十年的发展,至1990年在国外的许多商业发展计划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,妨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,其开关损耗是不可避免