APF电力系统有源滤波器设计(4)

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(2)如果电力系统中畸变波形的电流过大，那么无缘滤波器可能难以承受,导致设备抗损坏能力下降。

(3)当电力系统的频率和阻抗改变时，无缘滤波器的波动非常大,因而无法进行很好的滤波。

(4)极端条件时,有可能产生“谐波电流放大”现象,这样，无源滤波装置常规的工作受到影响,有时会破坏自身结构。

(5)串联谐振的情况时有发生,导致电动势波形大幅度改变产生不正常的畸变的波形的电流，一旦流进无源滤波器,那么其性能将无法保证。

（二）有源电力滤波器

现如今，通常采用有源电力滤波器进行谐波方面的控制。有源滤波器，采用将畸变波形的电流从补偿对象中筛选出来的方法，通过补偿元件产生与畸变的波形电流大小相等、极性相反的电流，起到相互抵消的作用。通过这种方式，线路中的电流不含有任何的其他的波形的电流。有源电力滤波器跟踪和补偿的谐波范围比较广，具有优良的补偿特性，是一种理想的谐波补偿装置。补偿方式上有其多样性，因而成为当今研究热点之一。

有源电力滤波器较之LC滤波器，下面的特点比较突出:

(1)补偿对象可以面对多种谐波,这研究做到了在任何情况下都可以起作用，反应灵敏。

(2)可同时也可单独对谐波电流、无功电流、负序电流等进行补偿。除了这些，有源电力滤波器补偿无功的程度可连续调节。

(3)有源电力滤波器内部的贮能元件的容量不会很大。

(4)现实情况里，补偿电流变化范围较大时,也不会损坏的可能,同时能正常工作。

(5)性能几乎与线路阻抗值大小无关,在这种基础上，发生串、并联谐振的概率几乎为0。

(6)可以对频率变化的谐波进行跟踪,谐波频率不会影响其补偿频率。

1.3有源电力滤波器的起源与发展现状

1.3.1有源电力滤波器的起源

有源电力滤波器，其主要思想诞生于二十世纪中后期。那时，具有功率处理能力的有源电力滤波器的概念率先被日本学者H.Sasaki(赤本泰文)等人完整地提出,这就是最早的APF。随后,L.Gyuig等人提出了新的滤波方案，即使用大功率晶体管PWM逆变器,但由于受到当时当时元器件发展的限制,研究一直处于实验室阶段,还未涉足工业。1970年以来,各种不同功率的电力电子器件器件日趋发展成熟,脉宽调制(PWM)控制技术以及各种智能控制技术日益完善,有源电力滤波器发展迅速。

1983年,H.“瞬时无功功率理论”被Agaki等人又提出,这个理论有效的解决了许多问题，内容有无功功率和谐波的瞬时检测等,推动了抑制谐波理论，促进了无功补偿装置的研究与开发。这是工业生产领域第一次接触到了APF。此后该理论日益精进,慢慢的，APF的发展进入了一个全新的层次。文献综述

到了二十世纪九十年代末,并联型APF消除谐波被H.Agaki提出。它首次被等效为了一个谐波电流发生器放在设备中。其主电路并联在负载上，继而接入电网去跟踪负载电流中的谐波分量。它产生的补偿电流与负载电流比，大小相等、方向相反，从而将谐波电流抵消掉,使电力系统中不含有谐波。此外，APF通常装设在负载端，用以消除非线性负载注入的谐波。有源电力滤波器具有多样化、连接方便等特点，正是其优良的特性，所以它应用最广泛，尤其是在欧美等发达国家。[6]

APF的另外一种类型是串联型，它与并联型相对应。它可以实现消除谐波电压、平衡负载端电压的目的，通常被串联在电源和负载之间。同时它在调整三相系统电压、消除负序电压方面也起着重要的作用。它补偿效果明显，所以对于电压源来说，可以等效为一个谐波源。其输出的补偿电压对于电压源的谐波源来说，可以起到过滤掉供电线路中谐波的作用，这样它的波形就是标准的正弦波。