4.1.2 被动型谐波抑制方案
被动型谐波抑制方案,即装设无源滤波器、有源滤波器或混合型滤波器,达到谐波抑制的目的。采用滤波器是谐波抑制的有效理论方法,也是电网中抑制谐波的主要实际措施[7]。本文将对这种抑制方案进行详细讨论。
4.2 无源滤波器
无源滤波器(PF: Passive Filter)也称为 滤波器,由电容器、电抗器和电阻器适当组合而成。一般采用与谐振源并联方式安装在设备的交流测。
4.2.1 LC 滤波器的基本结构和电网连接图
LC滤波器可分为单调谐滤波器、双单调谐滤波器、三阶高通谐滤波器和C型滤波器等,它们的电路结构如图3所示。
图3 无源滤波器的电路结构
LC滤波器利用电容、电感在某一谐波频率时发生谐振,呈低阻抗,与电网阻抗形成分流的关系,使大部分该频率的谐波流入滤波器,当 回路的谐振频率和某一谐波电流频率相同时,即可阻止该次谐波流入电网。同时能够补偿电网中的感性无功功率。
无源滤波器与电网连接方框图如图4所示。
图4 无源滤波器与电网连接方框图
4.2.2 无源滤波器的特点
由于投资少、效率高、结构简单及文护方便等优点,无源滤波器得到了广泛应用。但是由于滤波特性是由系统和滤波器的阻抗比所决定的,因而存在以下缺陷:
(1) 谐振频率依赖于元件参数,只能对主要谐波进行滤波,使抑制不完全,不能达到理想目标;
(2) 滤波特性依赖于电网参数,而电网参数随时改变,因而LC网络的设计较困难;
(3) 谐波电流增大时,滤波器负担随之加重,易造成滤波器过载。
由于无源滤波器存在以上其自身难以克服的缺点,无源滤波器难以满足飞速发展的电力电子技术的要求,因而人们将滤波研究方向逐步转向有源滤波器。
4.3 有源滤波器
有源滤波器(APF: Active power filter)是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置[8]。在现有技术基础上,而且,其明显优于无源滤波器等的特点,是用来进行电网谐波抑制的有效装置,是谐波抑制和无功补偿技术的发展方向。因此,本文重点阐述有源滤波器的工作原理、分类及特点。
4.3.1 有源滤波器的工作原理及分类
有源滤波器依靠产生与电网中谐波大小相等、方向相反的谐波注入谐波源,将谐波抵消掉,最后整体达到动态抑制谐波、补偿无功功率。工作原理如图5所示。
图5 有源滤波器工作原理
图5中,负载为谐波源,它产生谐波并消耗无功。有源滤波器系统由两部分组成,即指令运算电路和补偿发生电路(包括电流跟踪控制电路、驱动电路和主电路)。其中,指令运算电路检测出被补偿对象电流中的谐波等电流分量;补偿发生电路根据指令运算电路得出补偿电流的指令信号。
其工作原理可简述如下:当需要补偿负载产生谐波电流时,有源滤波器的指令运算电路检测出补偿对象负载电流 的谐波分量 ,由控制电路使主电路产生补偿电流 与 大小相等、相位相反,因而两者相抵消,最终使得电源电流 只含基波,不含谐波,进而使电源获得期望的基波电流。
可用公式(6)来说明:
(6)
其中, 是电源电流, 为补偿电流, 为负载电流, 为的 谐波分量。 为 的基波分量。
4.3.2 有源滤波器的分类 Matlab电网谐波抑制研究源滤波器的仿真模型(5):http://www.751com.cn/zidonghua/lunwen_1441.html