有源電力濾波器的分類及主要功能

有源電力濾波器是一種諧波補償裝置，能有效治理諧波的智能化的電能質量治理裝置。其具有智能化的控制以及高效率和快速動態響應等特點，能將復雜的電能質量問題完美的解決。本文主要給大家介紹一下有源電力濾波器的一些相關基礎知識，方便大家在使用該設備時有所幫助。

有源電力濾波器比無源LC濾波器有什么優點

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載電流并進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，抵消負載中相應電流，實現了動態跟蹤補償，而且可以既補諧波又補無功和不平衡。主要克服了LC濾波器等傳統的諧波抑制和無功補償方法的缺點。

有源電力濾波器的電路拓樸結構分類

按電路拓樸結構分類，電力有源濾波器可分為并聯型、串聯型、串并聯型和混合型。

并聯型有源濾波器

該結構主要適用于電流源型非線性負載的諧波電流抵消、無功補償以及平衡三相系統中的不平衡電流等。目前并聯型有源濾波器在技術上已較成熟，它也是當前應用最為廣泛的一種有源濾波器拓補結構，其拓撲圖如下所示：

并聯型有源濾波器拓撲結構圖

串聯型有源濾波器

該電路拓撲結構主要通過一個匹配變壓器將有源濾波器串聯于電源和負載之間，以消除電壓諧波，平衡或調整負載的端電壓。與并聯型有源濾波器相比，串聯型有源濾波器損耗較大，且各種保護電路也較復雜，因此很少研究單獨使用的串聯型有源濾波器，而大多數將它作為混合型有源濾波器的一部分予以研究。其拓撲圖如下所示：

串聯型有源電力濾波器拓撲結構圖

混合型有源濾波器

該電路拓撲結構是在串聯型有源濾波器的基礎上使用一些大容量的無源L-C濾波網絡來承擔消除低次諧波，進行無功補償的任務。而串聯型有源濾波器只承擔消除高次諧振及阻尼無源LC網絡與線路阻抗產生的諧波諧振的任務。從而使串聯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載容量的5%以下），降低了有源濾波器的成本和體積。從經濟角度而言，這種結構形式在目前是一種值得推薦的方案。其拓撲圖如下所示：

混合型有源電力濾波器拓撲結構圖

串、并聯組合型有源濾波器

該電路拓撲結構結合了串聯有源濾波器和并聯有源濾波器的優點，能解決電氣系統發生的大多數電能質量問題，所以又稱之為萬能有源濾波器或統一電能質量調節器（UPQC），該類有源濾波器的主要問題是控制復雜、造價較高。其拓撲圖如下所示：

串、并聯有源電力濾波器拓撲結構圖

有源電力濾波器原理圖

利用電力電子器件IGBT及其相關電路，對系統諧波源進行跟蹤抵消補償，即按系統的諧波分量發出一個大小相等方向相反的諧波分量，以抵消原諧波分量。主要檢測補償對象的電壓和電流，經指令電流運算電路，計算得出補償電流的指令信號，該信號經補償電流發生電路放大，得出補償電流，補償電流與負載電流中要補償的諧波及無功等電流抵消，最終得到期望的電網電流。其工作原理如下圖所示：

有源電力濾波器工作原理圖

應用場合

主要應用場合有配有變頻設備等類似負載的場合、配有不穩定負載的場合、軌道交通、石油化工、海洋石油、汽車制造、機械重工、污水處理、采礦冶煉、市政工程、電信銀行、醫院、智能建筑、會議中心、游樂中心、水泥、電子、造紙、橡膠、半導體、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構，柜式結構由一臺或數臺有源電力濾波器的功率單元組合而成，可以直接安裝到項目現場，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，能夠節省空間。其模塊化的容量主要有25A、50A、75A、100A等四種規格。

有源電力濾波器實現的功能

濾除電流諧波可以高效的濾除負荷電流中2~25次的各次諧波，從而使得配電網清潔高效，滿足國標對配電網諧波的要求。該產品真正做到自適應跟蹤補償，可以自動識別負荷整體變化及負荷諧波含量的變化而迅速跟蹤補償，80us響應負荷變化，20ms實現完全跟蹤補償。

改善系統不平衡狀況可完全消除因諧波引起的系統不平衡，在設備容量許可的情況下，可根據用戶設定補償系統基波負序和零序不平衡分量并適度補償無功功率。在確保濾除諧波功能的基礎上有效改善系統不平衡狀況。

抑制電網諧振不會與電網發生諧振，而且在其容量許可范圍內還可以有效抑制電網自身的諧振。這是無源濾波裝置無法做到的。

多種保護功能具備過流、過壓、欠壓、溫度過高、測量電路故障、雷擊等多種保護功能，以確保裝置和電力系統安全運行，并可在負荷較輕時自動退出運行，充分考慮運行的經濟性。

全數字式操作具備友好的人機接口，使得操作簡便，易于使用和維護。

有源電力濾波器最終實現的目的

1、提高企業設備的供電質量，提供設備運行的可靠性，減少因設備誤動作而造成的經濟損失。2、降低用電設備發熱，減少絕緣老化，從而提高設備的使用壽命，減少設備的維護費用。3、減少電容器的諧振幾率，提高用電安全。4、減少諧波產生的電磁干擾，保障弱點系統正常工作。5、 滿足國家及地方標準要求，避免罰款。