APF有源電力濾波器有哪些優(yōu)勢?APF與無源電力濾波器有何不同?
APF,就是常聊的有源電力濾波器。雖然APF是老生常談的話題,但是你對APF真的了解嗎?為增進大家對APF的認識,本文將對APF的優(yōu)勢,以及APF和無源電力濾波器予以介紹。如果你對APF具有興趣,不妨和小編一起繼續(xù)往下認真閱讀哦。
一、有源電力濾波器的優(yōu)勢
(1)低紋波電流,高電流響應速度
紋波電流和電流響應速度是矛盾的兩個指標。作為有源電力濾波器,其基本原理是檢測負載諧波,注入反相諧波,以諧波的相互抵消達到濾波的目的。一般的有源電力濾波器是一個電流模式控制的電壓源逆變器。輸出電流是通過逆變器輸出的電壓作用在輸出電感上產(chǎn)生的。逆變器采用脈沖寬度調(diào)制,根據(jù)電工的基本原理,紋波電流決定于開關頻率、直流母線電壓、輸出電感的大小,與電流環(huán)的控制無關。開關頻率越高紋波電流越小、直流母線電壓越高,紋波電流越大;輸出電感越大,紋波電流越小。而逆變器期望的輸出電流是由電流環(huán)所控制。有源電力濾波器輸出諧波電流,如果按基波50Hz,補償50次諧波計算,最高諧波頻率將達到2.5kHz。有源電力濾波器對電流響應速度有很高的要求。電流響應速度與直流母線電壓和輸出電感大小有關。直流母線電壓越高,電流響應越快;輸出電感越大,電流響應越慢。我們期望輸出紋波電流越小越好,電流響應速度越快越好,這是一對矛盾。從上述分析可以看出,兩電平有源電力濾波器解決這個矛盾的辦法只能是提高開關。在某些廠家的兩電平有源電力濾波器產(chǎn)品的開關頻率已經(jīng)達到20kHz。但是,開關頻率的提高帶來的是更高的開關損耗以及驅(qū)動損耗,有源電力濾波器的單機容量會受到限制,而對于更高電壓等級的有源電力濾波器,高壓的IGBT根本就不允許那么高的開關頻率。然而,三電平有源電力濾波器從原理上就是一個解決上述問題的方案。三電平逆變器可以輸出正、負、零三種電壓,在計算紋波電流時,只需按直流母線電壓的一半計算。由此,在相同開關頻率、相同直流母線電壓、相同紋波電流要求的前提下,三電平的輸出電感為兩電平的一半,同時器件的開關損耗和電感上的紋波損耗也會降低。在計算電流響應速度時,起作用的將是全部直流母線電壓,而輸出電感的減半,將加快電流的響應速度,增強濾波效果,提高單機容量。
(2)提高系統(tǒng)耐壓,應用于較高電壓系統(tǒng)
通常國內(nèi)低壓電網(wǎng)為400V,但是對于某些行業(yè),其低壓電網(wǎng)會比較高,例如石油鉆機傳動采用的是600V,礦山用電可能是690V或1140V,而某些行業(yè)的電壓等級可能更加多樣,但一般都是500V以上。如何解決這些行業(yè)諧波治理需求,是一個問題。通常為了提高電流響應速度、保證補償效果,處理諧波的有源電力濾波器比處理基波的變頻器或并網(wǎng)逆變器需要更高的直流母線電壓。通常兩電平逆變器的直流母線電壓是交流電網(wǎng)電壓有效值的2倍。對于380V應用,直流母線電壓一般在700V~750V,而對于600V,直流母線電壓需要達到1200V。很多企業(yè)的做法是加一個變壓器,將其他等級的電壓變?yōu)?00V。通過諧波的變壓器是經(jīng)過特殊設計的,價格比較高,體積也比較大,變壓的損耗也會比較大。而采用三電平技術,可以用耐壓較低的管子組成耐壓較高的變流器系統(tǒng),可以直接連接到電壓較高的電網(wǎng)上,同時保證較好濾波效果和單機容量。
二、有源電力濾波器和無源電力濾波器的區(qū)別
1、工作原理:無源濾波器是由LC等被動元件組成的,并將其設計為某頻率的下極低阻抗,對相應頻率諧波電流進行了分流,這種行為模式為提供被動式諧波電流旁路的通道;而有源濾波器是由電力電子元件與DSP等組成的電能變換設備,檢測負載的諧波電流并且主動的提供對應的補償電流,補償后的源電流可以成為純正的弦波,其行為模式為主動式電流源的輸出。
2、負載增加的影響:無源濾波器可能會因為超載而遭到破壞;而有源電力濾波器就沒有這種危險,當諧波量大于補償能力的時候,僅僅發(fā)生補償?shù)男Ч筒蛔愣选?
3、諧波處理能力:無源濾波器只能濾除固定次數(shù)的諧波;但完全可以解決系統(tǒng)中的諧波問題,解決企業(yè)用電過程中的實際問題,且可以達到國家電力部門的標準;有源濾波器可動態(tài)濾除各次諧波。
4、負載變化對諧波補償效果的影響:無源濾波器補償效果隨著負載的變化而變化;有源濾波器不受負載變化影響。
5、系統(tǒng)阻抗變化的影響:無源濾波器受系統(tǒng)阻抗影響嚴重,存在諧波放大和共振的危險;而有源濾波不受影響。
6、設備造價:無源濾波器較低;有源濾波器太高.
7、頻率變化的影響:無源電力濾波器諧振點偏移,效果降低;有源電力濾波器不受影響.
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