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(jìn)大家對APF的認(rèn)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(rèn)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(yīng)速度

紋波電流和電流響應(yīng)速度是矛盾的兩個(gè)指標(biāo)。作為有源電力濾波器，其基本原理是檢測負(fù)載諧波，注入反相諧波，以諧波的相互抵消達(dá)到濾波的目的。一般的有源電力濾波器是一個(gè)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(guān)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(guān)。開關(guān)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(bǔ)償50次諧波計(jì)算，最高諧波頻率將達(dá)到2.5kHz。有源電力濾波器對電流響應(yīng)速度有很高的要求。電流響應(yīng)速度與直流母線電壓和輸出電感大小有關(guān)。直流母線電壓越高，電流響應(yīng)越快;輸出電感越大，電流響應(yīng)越慢。我們期望輸出紋波電流越小越好，電流響應(yīng)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(gè)矛盾的辦法只能是提高開關(guān)。在某些廠家的兩電平有源電力濾波器產(chǎn)品的開關(guān)頻率已經(jīng)達(dá)到20kHz。但是，開關(guān)頻率的提高帶來的是更高的開關(guān)損耗以及驅(qū)動損耗，有源電力濾波器的單機(jī)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(guān)頻率。然而，三電平有源電力濾波器從原理上就是一個(gè)解決上述問題的方案。三電平逆變器可以輸出正、負(fù)、零三種電壓，在計(jì)算紋波電流時(shí)，只需按直流母線電壓的一半計(jì)算。由此，在相同開關(guān)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(shí)器件的開關(guān)損耗和電感上的紋波損耗也會降低。在計(jì)算電流響應(yīng)速度時(shí)，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(yīng)速度，增強(qiáng)濾波效果，提高單機(jī)容量。

(2)提高系統(tǒng)耐壓，應(yīng)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(jī)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(gè)問題。通常為了提高電流響應(yīng)速度、保證補(bǔ)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(yīng)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(dá)到1200V。很多企業(yè)的做法是加一個(gè)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(shè)計(jì)的，價(jià)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(shù)，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(shí)保證較好濾波效果和單機(jī)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(shè)計(jì)為某頻率的下極低阻抗,對相應(yīng)頻率諧波電流進(jìn)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(shè)備,檢測負(fù)載的諧波電流并且主動的提供對應(yīng)的補(bǔ)償電流,補(bǔ)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(fù)載增加的影響:無源濾波器可能會因?yàn)槌d而遭到破壞;而有源電力濾波器就沒有這種危險(xiǎn),當(dāng)諧波量大于補(bǔ)償能力的時(shí)候,僅僅發(fā)生補(bǔ)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(shí)際問題,且可以達(dá)到國家電力部門的標(biāo)準(zhǔn);有源濾波器可動態(tài)濾除各次諧波。

4、負(fù)載變化對諧波補(bǔ)償效果的影響:無源濾波器補(bǔ)償效果隨著負(fù)載的變化而變化;有源濾波器不受負(fù)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(yán)重,存在諧波放大和共振的危險(xiǎn);而有源濾波不受影響。

6、設(shè)備造價(jià):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(diǎn)偏移,效果降低;有源電力濾波器不受影響.

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