有源电力滤波器基本原理

有源电力滤波器原理图

有源电力滤波器是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置，能对动态谐波和频率、无功进行动态补偿，其应用可克服LC滤波器等传统的谐波抑制和无功补偿方法的缺点。

有源电力滤波器的基本原理如图所示：

检测补偿对象的电压和电流，经指令电流运算电路计算得出补偿电流的指令信号，该信号经补偿电流发生电路放大，得出补偿电流，补偿电流与负载电流中要补偿的谐波及无功等电流抵消，最终得到期望的电网电流。

有源电力滤波器基本原理详解

有源电力滤波器的输出补偿电流是根据系统的谐波量动态变化的，因此不会出现过补偿的问题。另外有源电力滤波器的内部应具备过载保护功能，当系统的诸波量大于滤波器容量时，有源电力滤波器可以自动限制在100%额定容量输出，不会发生滤波器过载。同时，有源电力滤波器的无功补偿电流是根据系统无功量需求动态变化的，不会出现过补偿，柔性的无功补偿 也不会产生涌流冲击。

1、有源电力滤波器的主电路一般由PW逆变器构成。根据逆变器直流侧储能元件的不同，可分为电压型有源滤波器（储能元件为电容）和电流型有源滤波器（储能元件为电感）。

电压型有源滤波器在工作时需对直流侧电容电压控制，使直流侧电压维持不变，因而逆变器交流侧输出为PWM电压波。而电流型有源滤波器在工作时需对直流侧电感电流进行控制，使直流侧电流维持不变，因而逆变器交流侧输出为PWM电流波。电压型有源滤波器的优点是损耗较少，效率高，是目前国内外绝大多数有源滤波器采用的主电路结构。电流型有源滤波器由于电流侧电感上始终有电流流过，该电流在电感内阻上将产生较大损耗，所以目前较少采用。

2、电力系统谐波源分为两类，即电流型谐波源和电压型谐波源。因为理想的电流源的内阻为无穷大，因此对于理想的电流型谐波源采用串联补偿的方式不能滤除谐波，不能阻止谐波电流注入到电力系统中;对于并联型谐波源只能采取并联谐波进行分流，才能对注入到电力系统中的谐波进行抑制。而理想的电压源内阻为零，因此对于理想的电压型谐波源只能采用串联有源滤波器才能补偿谐波电压，防止谐波电压加入到系统中。

而电力系统中不存在理想的电流型谐波源和电压型谐波源。因此理论上，无论是采用并联型滤波还是串联型滤波都可以滤除诸波。如果谐波是从系统侧来的，则谐波更多的是电压源性质，应采取串联滤波;而如果谐波是用户自己非线性负载产生的，则基本上是属于电流型性质，应采取并联滤波。

有源电力滤波器功能

1、滤除电流谐波

可以高效的滤除负荷电流中2~25次的各次谐波，从而使得配电网清洁高效，满足国标对配电网谐波的要求。该产品真正做到自适应跟踪补偿，可以自动识别负荷整体变化及负荷谐波含量的变化而迅速跟踪补偿，80us响应负荷变化，20ms实现完全跟踪补偿。

2、改善系统不平衡状况

可完全消除因谐波引起的系统不平衡，在设备容量许可的情况下，可根据用户设定补偿系统基波负序和零序不平衡分量并适度补偿无功功率。在确保滤除谐波功能的基础上有效改善系统不平衡状况。

3、抑制电网谐振

不会与电网发生谐振，而且在其容量许可范围内还可以有效抑制电网自身的谐振。这是无源滤波装置无法做到的。

4、多种保护功能

具备过流、过压、欠压、温度过高、测量电路故障、雷击等多种保护功能，以确保装置和电力系统安全运行，并可在负荷较轻时自动退出运行，充分考虑运行的经济性。

5、全数字式操作

具备友好的人机接口，使得操作简便，易于使用和维护。

6、可扩展性

在现有的基础上还可以根据市场需求进行功能扩展，比如可以扩展带液晶显示的监测、控制台，便于工作人员实地查看装置运行情况；在通讯网络畅通的情况下，还可以应用GPRS无线通讯技术，扩展为远程监测甚至远程控制。