電網(wǎng)有源濾波器結工作原理介紹及發(fā)展分析

3.1.2 與PF混合使用方式
　　為克服單獨使用時面臨的缺點，并聯(lián)型APF常常與PF混合使用。就與PF混合使用的形式來說又可分為兩種：一種是有源電力濾波器與無源濾波器并聯(lián)；另一種是有源電力濾波器與無源濾波器串聯(lián)。圖2(a)是并聯(lián)型APF與PF并聯(lián)的結構圖。APF與PF并聯(lián)接入電網(wǎng)，共同承擔補償諧波的任務。PF主要補償較高次的諧波，是一個高通濾波器，它一方面用于消除補償電流中因主電路中器件通斷而引起的諧波，另一方面它可濾除補償對象中次數(shù)較高的諧波，從而可降低對APF主電路中器件開關頻率的要求。圖3(b)為并聯(lián)型APF與PF串聯(lián)使用的結構圖，該方式中，APF的用于改善PF的濾波特性，克服PF易受電網(wǎng)阻抗影響和易與電網(wǎng)阻抗發(fā)生諧振缺點。而諧波和無功主要由PF補償，而這種方式中，APF不承受交流電源的基波電壓，因此裝置容量比較小。并聯(lián)混合型有源電力濾波器具有安裝、維護簡單的優(yōu)點， 可以直接在已有的無源濾波器上進行改造， 因此并聯(lián)混合型電力有源濾波器的使用最為廣泛。
3.1.3 注入電路方式
　　注入電路方式又可分為與LC串聯(lián)諧振注入電路方式和與LC并聯(lián)諧振注入電路方式兩種。這種方式可降低APF的容量，它是用電感和電容構成注入回路，利用電感電容電路的諧振特性，使得APF只需承受很小部分的基波電壓，從而使APF 容量減小。
3.2 串聯(lián)型有源濾波器
　　串聯(lián)型APF的包括單獨使用方式和與無源濾波器混合使用方式兩種。串聯(lián)型APF的結構圖如圖4。這種裝置相當于一個電壓控制電壓源，通過對電源電壓中的諧波分量的檢測，產(chǎn)生與之相反的附加電壓信號，從而實現(xiàn)系統(tǒng)與諧波的隔離，使電源端電壓恢復正弦波形。這種方式的特點是有源濾波器作為電壓源串聯(lián)在電源和基波源之間，它主要用于消除帶電容二極管整流電路等，電壓型諧波源負載對系統(tǒng)的影響，以及系統(tǒng)側電壓諧波與電壓波動對敏感負載的影響。
與并聯(lián)型APF相比，由于串聯(lián)型APF中流過的是正常負荷電流，因此損耗較大；此外，串聯(lián)型APF的投切，故障后的退出及各種保護也較并聯(lián)APF復雜。因此，目前應用較多的是串聯(lián)型APF與PF混合使用方式。圖5為這種方式的典型系統(tǒng)結構。該方案的特點是諧波基本由PF補償，而APF作用只是改善PF的濾波特性。
3.3 混合型有源濾波器
　　混合型是指串聯(lián)APF和并聯(lián)APF的混合使用。如圖6，串聯(lián)的APFI將電源與負載隔離，阻止電源諧波電壓傳入負載端，同時也阻止了負載中的諧波電流污染電網(wǎng)；并聯(lián)的APFII則提供了一個低阻抗的諧波電流支路，用于吸收負載中的諧波電流，阻止負載中的諧波電流在電源端產(chǎn)生額外的諧波電壓。
這種混合型APF結合了串聯(lián)型APF和并聯(lián)型APF的優(yōu)點，又稱為統(tǒng)一電能質量調節(jié)器(UPQC)?；旌闲虯PF結構的主要缺點是控制方法復雜，成本較高。

4有源濾波器的發(fā)展趨勢
有源濾波器是改善供電質量，凈化電網(wǎng)污染的一種有效裝置，自從七十年代提出以來，有源濾波技術得到了長足的發(fā)展，越來越多的APF投入了運行，無論從現(xiàn)實功能還是運行功率上都有明顯進步。目前，APF已經(jīng)運用在提高電能質量，解決三相電力系統(tǒng)中終端電壓調節(jié)，電壓波動抑制，電壓平衡改善以及諧波消除和無功補償?shù)葐栴}上。從近年來的研究和應用[1-8]可以看出，有源濾波器的發(fā)展前景如下：
1)隨著新型能源的發(fā)展，有源濾波器的運用范圍得到極大擴展。特別是新型能源發(fā)電后并入電網(wǎng)時，有源濾波器可減少其對電網(wǎng)產(chǎn)生危害，如文獻[8]介紹了一種可運用于太陽能發(fā)電的有源濾波器。
2)從成本和效率，以及擴大容量來說，APF與PF混合使用的有源濾波器系統(tǒng)將得到更加廣泛得運用。
3)有源濾波器裝置的多功能化也是其發(fā)展的一個方向。APF在消除高次諧波的同時，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，抑制閃變和補償無功。這樣既符合電力系統(tǒng)發(fā)展的需要，又從功能上降低了裝置得成本。

5 結束語
本文在介紹有源濾波器的工作原理的基礎上，分析了各種有源濾波器的結構特點，總結了有源濾波器的發(fā)展現(xiàn)狀，展望了有源濾波器的發(fā)展趨勢。
隨著我國電力事業(yè)的發(fā)展，電能質量的要求將不斷提高，利用有源濾波進行電能質量治理有著巨大的市場潛力。特別在補償諧波、無功功率、中線電流、不平衡電流等方面，有源濾波技術必將擁有更加廣闊的前景。