有源濾波器(Active Power Filter,簡(jiǎn)稱(chēng)APF)是一種用于動(dòng)態(tài)抑制諧波、補(bǔ)償無(wú)功的新型電力電子裝置,它能夠?qū)Υ笮『皖l率都變化的諧波以及變化的無(wú)功進(jìn)行補(bǔ)償。之所以稱(chēng)為有源,顧名思義該裝置需要提供電源(用以補(bǔ)償主電路的諧波),其應(yīng)用可克服LC無(wú)源濾波器等傳統(tǒng)的諧波抑制和無(wú)功補(bǔ)償方法的缺點(diǎn)(傳統(tǒng)的只能固定補(bǔ)償),實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)跟蹤補(bǔ)償,而且可以既補(bǔ)諧波又補(bǔ)無(wú)功。
IT設(shè)備是精密性的設(shè)備,對(duì)各種頻率的干擾十分敏感,有高次諧波引起的電壓畸變將嚴(yán)重影響IT設(shè)備質(zhì)量,使通信線路比特錯(cuò)誤率大大提高,甚至可以高到使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)癱瘓。
SVC利用可控硅控制電抗器的等效基波阻抗,不僅受到系統(tǒng)諧波影響大,而且自身會(huì)產(chǎn)生大量的諧波,必須配套采用濾波器組,濾除SVC自身產(chǎn)生的諧波含量;SVG采用三電平單相橋技術(shù),單相可輸出5電平電壓波形,采用載波移相的脈沖調(diào)制方法,不僅受系統(tǒng)諧波影響小,還可以抑制系統(tǒng)的諧波。與SVC相比,SVG采用多重化、多電平或脈寬調(diào)節(jié)技術(shù)等措施后,大大減少了補(bǔ)償電流中的諧波含量。有源濾波器主要是治理電流諧波,有源濾波器同無(wú)源濾波器比較,治理效果好,主要可以同時(shí)濾除多次及高次諧波,不會(huì)引起諧振,但是價(jià)位相對(duì)高。如圖所示為有源濾波結(jié)構(gòu)圖。
電力系統(tǒng)中的諧波來(lái)自電氣設(shè)備,也就是說(shuō)來(lái)自發(fā)電設(shè)備和用電設(shè)備。由于發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的磁場(chǎng)不可能是完善的正弦波,因此發(fā)電機(jī)發(fā)出的電壓波形不可能是一點(diǎn)不失真的正弦波。目前我國(guó)應(yīng)用的發(fā)電機(jī)有兩大類(lèi):隱極機(jī)和凸極機(jī)。隱極機(jī)多用于汽輪發(fā)電機(jī),凸極機(jī)多用于水輪發(fā)電機(jī)。
無(wú)源濾波器可能因?yàn)槌d而損壞;有源濾波器無(wú)損壞之危險(xiǎn),諧波量大于補(bǔ)償能力時(shí),僅發(fā)生補(bǔ)償效果不足而已。無(wú)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。
對(duì)于諧波分量而言,隱極機(jī)優(yōu)于凸極機(jī),但隨著科技進(jìn)步,可控硅、IGBT等電子勵(lì)磁裝置的投入,使發(fā)電機(jī)的諧波分量有所上升。當(dāng)發(fā)電機(jī)的端電壓高于額定電壓的10%以上時(shí),由于電機(jī)的磁飽和,會(huì)使電壓的三次諧波明顯增加。同樣在變壓器的電源側(cè)電壓超過(guò)額定電壓10%以上時(shí),也會(huì)使二次側(cè)電壓的三次諧波明顯增加。由于電網(wǎng)電壓偏移在±7%以下,所以發(fā)電、變電設(shè)備產(chǎn)生的諧波分量都比較小,比國(guó)家的考核標(biāo)準(zhǔn)低的多,因此發(fā)電、變電設(shè)備不是影響電網(wǎng)電壓波形方面質(zhì)量的主要矛盾。
諧波保護(hù)器具有很強(qiáng)的抑制和消除能力,最高可消除99%的因各種諧波引起的電壓、電流的畸變,防止諧波引發(fā)的計(jì)算機(jī)屏幕頻閃,以及由于開(kāi)關(guān)、短路、負(fù)載變化引起的燈光頻閃。
(1)SVC可以被看成是一個(gè)動(dòng)態(tài)的無(wú)功源。根據(jù)接入電網(wǎng)的需求,它可以向電網(wǎng)提供容性無(wú)功,也可以吸收電網(wǎng)多余的感性無(wú)功,把電容器組通常是以濾波器組接入電網(wǎng),就可以向電網(wǎng)提供無(wú)功,當(dāng)電網(wǎng)并不需要太多的無(wú)功時(shí),這些多余的容性無(wú)功,就由一個(gè)并聯(lián)的電抗器來(lái)吸收。電抗器電流是由一個(gè)可控硅閥組控制,借助于對(duì)可控硅觸發(fā)相角的調(diào)整,就可以改變流過(guò)電抗器的電流有效值,從而保證SVC在電網(wǎng)接入點(diǎn)的無(wú)功量正好能將該點(diǎn)電壓穩(wěn)定在規(guī)定范圍內(nèi),起到電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)淖饔谩?nbsp;