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有源濾波器的分類及APF的控制策略分析

2021-03-09

有源濾波器;APF 的控制策略;諧波 1 有源濾波器的分類 根據 APF 與系統的連接方式可將 APF 分為并聯型 APF、串聯型 APF、 串—并聯型 APF 以及混合型 APF。 圖 1 所示為并聯型 APF,由于其與系統相并聯,可等效為一受控電流 源。并聯型 APF 可產生與負載諧波大小相等、方向相反的諧波電流,從而 將電源側電流補償為正弦波。并聯型 APF 主要適用于感性電流源型負載的 諧波補償,目前技術上已相當成熟,工業上已投入運行的 APF 多采用此方 案。 圖 1 并聯型 APF 圖 2 所示為串聯型 APF,通過 3 個單相變壓器串聯在電源與負載間, 可等效為一受控電壓源。其主要用于消除帶電容二極管整流電路等電壓型 諧波源負載對系統的影響,以及系統側電壓諧波與電壓波動對敏感負載的 影響。與并聯型 APF 相比,由于串聯型 APF 中流過的是正常負荷電流, 因此損耗較大;此外,串聯型 APF 的投切、故障后的退出及各種保護也較 并聯型 APF 復雜。目前單獨使用的串聯型 APF 的研究較少,國內外的研 究多集中在其與 LC 無源濾波器所構成的串聯混合型 APF 上。 圖 2 串聯型 APF 圖 3 所示為串—并聯型 APF,這是一種新型 APF,目前還處在試驗階 段。這種 APF 兼有串、并聯 APF 的功能,可解決配電系統發生的絕大多 數電能質量問題,具有較高的性價比,是今后值得推廣的一種裝置。 圖 3 串-并聯型 APF圖 4 混合型 APF 圖 4 所示為混合型 APF,由無源濾波器與有源濾波器組合構成,其中 無源濾波器主要負責抑制諧波,有源濾波器主要負責改善無源濾波器的濾 波特性,克服無源濾波器易受電網阻抗的影響等缺點?;旌闲?APF 可以分 為串聯混合型 APF 和并聯混合型 APF?;旌闲?APF 可用相對低的容量應 用于較大的大容量場合,相當于降低了有源濾波器的容量,提高了系統的 性價比,其一般適用于功率為 500~10 MW 的非線性負載。但從長遠角度 看,隨著電力電子元件成本不斷下降,它將被性價比更高的串—并聯有源 濾波器所代替。 2.APF 的控制策略 APF 的控制主要由諧波信號的檢測和補償分量的產生兩大部分組成。 由圖 4 可見,APF 通過檢測電路檢測出電網中電流電壓的畸變部分,然后 采用某種控制方式控制功率電路產生相應的補償電流分量,并注入到電網 中,以達到消諧的目的。 圖 4APF 原理圖 2.1 諧波信號的檢測 諧波信號的檢測主要有以下幾種方法。 2.1.1 提取基波分量法 該法是 早被采用的諧波電流檢測方法,其原理是在檢測到的信號中 提取出基波分量,它與原信號之差就是所需補償的諧波,通??刹捎脦? 濾波器實現。但所采用的高階濾波器會產生附加相移,造成輸出信號畸變, 影響補償效果。

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