由于電力電子裝置的應(yīng)用日益廣泛,使得諧波和無功問題引起人們?cè)絹碓蕉嗟年P(guān)注。同時(shí),也由于電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展,在諧波抑制和無功補(bǔ)償方面也取得了一些突破性的發(fā)展。有源濾波柜（器）便是發(fā)展的產(chǎn)物，目前已得到廣泛的應(yīng)用。

一、研究諧波的意義

01諧波的危害十分嚴(yán)重

諧波使電能的生產(chǎn)、傳輸和利用的效率降低;使電氣設(shè)備過熱,產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲,并使絕緣老化,使用壽命縮短,甚至發(fā)生故障或燒毀。

02危害

諧波可引起電力系統(tǒng)局部并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振,使電能計(jì)量出現(xiàn)混亂。對(duì)于電力系統(tǒng)外部,諧波對(duì)通信設(shè)備和電子設(shè)備會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重干擾。

二、抑制諧波基本思路

01裝設(shè)諧波補(bǔ)償裝置來補(bǔ)償諧波裝設(shè)諧波補(bǔ)償裝置的傳統(tǒng)方法是采用LC調(diào)諧濾波器。這種方法既可補(bǔ)償諧波,也可補(bǔ)償無功功率,而且結(jié)構(gòu)簡單,一直被廣泛應(yīng)用。但這種方法的主要缺點(diǎn)是補(bǔ)償特性受電網(wǎng)阻抗和運(yùn)行狀態(tài)影響,易和系統(tǒng)發(fā)生并聯(lián)諧振,諧波放大,使LC濾波器過載甚至燒毀。此外,它只能補(bǔ)償固定頻率的諧波,補(bǔ)償效果也不甚理想。隨著電力電子技術(shù)飛速發(fā)展,裝設(shè)有源電力濾波器已成為可能。電力濾波器是一種用于動(dòng)態(tài)抑制諧波,補(bǔ)償無功的新型電力電子裝置。其基本原理是利用“三相電路瞬時(shí)無功功率理論”從補(bǔ)償對(duì)象中檢測(cè)出諧波電流,由補(bǔ)償裝置產(chǎn)生一個(gè)與該諧波電流大小相等而極性相反的補(bǔ)償電流。從而使電網(wǎng)電流只含有基波分量。這種濾波器能對(duì)頻率和幅值都變化的諧波進(jìn)行跟蹤補(bǔ)償,且補(bǔ)償不受電網(wǎng)阻抗的影響,因而受到廣泛的重視。

02對(duì)電力電子裝置進(jìn)行改造開發(fā)新型變流器,使其不產(chǎn)生諧波,且功率因數(shù)為1。這種變流器被稱為單位功率因數(shù)變流器,它只適應(yīng)于作為主要諧波源的電力電子裝置。

三、基本原理

有源電力濾波器系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。Us表示交流電源,負(fù)載為諧波源。它產(chǎn)生諧波并消耗無功。

圖1 并聯(lián)型有源電力濾波器系統(tǒng)構(gòu)成

    有源電力濾波系統(tǒng)由兩大部分組成,即指令電流運(yùn)算電路和補(bǔ)償電流發(fā)生電路(由電流跟蹤控制電路。驅(qū)動(dòng)電路和主電路3個(gè)部分構(gòu)成)。其中,指令電流運(yùn)算電路的核心是補(bǔ)償電流中的諧波和無功等電流分量,補(bǔ)償電流發(fā)生電路的作用是根據(jù)指令電流運(yùn)算電路得出的補(bǔ)償電流的指令信號(hào),產(chǎn)生實(shí)際的補(bǔ)償電流,主電路采用PWM變流器。

有源電力濾波器基本工作原理是:

    補(bǔ)償對(duì)象的電壓和電流,經(jīng)指令電流運(yùn)算電路計(jì)算,得出補(bǔ)償電流的指令信號(hào)。該信號(hào)經(jīng)補(bǔ)償電流發(fā)生電路放大,得出補(bǔ)償濾波要求較大容量的變流器這一缺點(diǎn)。其基本思想是利用LC濾波器來分擔(dān)有源電力濾波器的部分補(bǔ)償任務(wù)(主要是指低次諧波分量)。這樣即發(fā)揮了LC濾波器的結(jié)構(gòu)簡單、易實(shí)現(xiàn)、成本低等優(yōu)點(diǎn),又降低有源電力濾波器的變流器容量,使整個(gè)系統(tǒng)獲得良好的性能。

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