電力有源濾波器技術(shù)狀況及問題探討[5]

  ③其濾波特性受系統(tǒng)參數(shù)影響較大，并且其濾波特性有時很難與調(diào)壓要求相協(xié)調(diào)；

  ④重量與體積較大等等。

  針對無源濾波技術(shù)的上述缺點，1976年，L·Gyugi提出用PWM逆變器構(gòu)成“電力有源濾波器”（activepowerfilter,簡稱APF）。80年代以后，由于電力電子器件及其控制技術(shù)的發(fā)展，APF技術(shù)的發(fā)展逐步走向成熟，在國外已得到廣泛應(yīng)用。與無源濾波器相比，APF具有高度可控制和快速響應(yīng)特性，并且能跟蹤補償各次諧波、自動產(chǎn)生所需變化的無功功率，其特性不受系統(tǒng)影響，無諧波放大危險，相對體積重量較小等突出優(yōu)點，因而已成為電力諧波抑制和無功補償?shù)闹匾侄?。APF的推廣應(yīng)用也必將給我國電力工業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。

  本文首先簡要介紹電力有源濾波技術(shù)的基本原理和分類：然后著重介紹APF中已提出的幾種主要控制策略；最后，對APF技術(shù)的國內(nèi)外發(fā)展狀況及應(yīng)用時應(yīng)考慮的一些問題作簡單介紹，以便引起大家對APF推廣應(yīng)用的興趣。

  2電力有源濾波器的基本原理

  電力有源濾波器系統(tǒng)主要由兩大部分組成，即指令電流運算電路和補償電流發(fā)生電路（由電流跟蹤控制電路、驅(qū)動電路和主電路三部分構(gòu)成）。

  指令電流運算電路的功能主要是從負載電流iL中分離出諧波電流分量iLh和基波無功電流iLg，然后將其反極性作用后發(fā)生補償電流的指令信號ic=（iLh＋iLq）。電流跟蹤控制電路的功能是根據(jù)主電路產(chǎn)生的補償電流ico應(yīng)跟蹤ic的原則，計算出主電路各開關(guān)器件的觸發(fā)脈沖，此脈沖經(jīng)驅(qū)動電路后作用于主電路，產(chǎn)生補償電流ico，由于ic≈ico,所以

  iS=iL＋ic=iL＋ico

  =iL－（iLh＋iLq）=iLp即電源電流iS中只含有基波的有功分量iLp，從而達到消除諧波與進行無功補償?shù)哪康?。根?jù)同樣的原理，電力有源濾波器還能對不對稱三相電路的負序電流分量進行補償。

  電力有源濾波器的主電路一般由PWM逆變器構(gòu)成。根據(jù)逆變器直流側(cè)儲能元件的不同，可分為電壓型APF（儲能元件為電容）和電流型APF（儲能元件為電感）。電壓型APF在工作時需對直流側(cè)電容電壓控制，使直流側(cè)電壓維持不變，因而逆變器交流側(cè)輸出為PWM電壓波。而電流型APF在工作時需對直流側(cè)電感電流進行控制，使直流側(cè)電流維持不變，因而逆變器交流側(cè)輸出為PWM電流波。電壓型APF的優(yōu)點是損耗較少，效率高，是目前國內(nèi)外絕大多數(shù)APF采用的主電路結(jié)構(gòu)。電流型APF由于電流側(cè)電感上始終有電流流過，該電流在電感內(nèi)阻上將產(chǎn)生較大損耗，所以目前較少采用。但是電流型APF由于開關(guān)器件不會發(fā)生直通短路現(xiàn)象，隨著超導(dǎo)儲能磁體研究的進展，也將促進多功能電流型APF投入實用。

  從上述原理可以看出，電力有源濾波器是運用瞬時濾波形成技術(shù)，對包含諧波和無功分量的非正弦波進行“矯正”，這與基于穩(wěn)態(tài)頻譜的“濾波”概念已有很大的不同，而類似于自適應(yīng)濾波技術(shù)中的“干擾抵消器”。因此，電力有源濾波器有很快的響應(yīng)速度，對變化的諧波和無功功率都能實施動態(tài)補償，并且其補償特性受電網(wǎng)阻抗參數(shù)影響較小。

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