有源電力濾波器(APF)的抗干擾技術(shù)介紹

圖9 電源電壓干擾時，串聯(lián)APF的補償功能

4.3 串－并型APF
串－并型APF為串聯(lián)APF與并聯(lián)APF之組合，圖10為其組合拓撲。并聯(lián)APF配置在負荷側(cè)，能用于補償負荷諧波，而串聯(lián)APF置于電源側(cè)，可起到諧波的阻隔過濾作用。該拓撲又稱為萬能APF或統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器(UPQC)。串聯(lián)部分補償電源電壓諧波及電壓不平衡，作為諧波的閉鎖過濾器，并抑制電力系統(tǒng)的振蕩。并聯(lián)部分補償負荷電流諧波、無功功率以及負荷電流的不平衡。此外，它能調(diào)節(jié)直流線路的電容電壓。由并聯(lián)部分提供或吸收的功率是串聯(lián)補償器所要求的功率及為補償損耗需要的功率。該類APF的主要問題是控制復(fù)雜、造價高。

圖10 統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器(UPQC)

4.4 利用多級逆變器的新拓撲
一直處于研究階段的多級逆變器，最近被用于APF拓撲中，圖11為配有三級逆變器的并聯(lián)APF，今天在大多數(shù)的逆變器應(yīng)用領(lǐng)域，三級逆變器已愈益普及，例如功率因數(shù)補償器。多級變換器的優(yōu)點是能降低APF產(chǎn)生的諧波含量。因與普通變頻器比較，能輸出更多(>2級)的電壓，這一特點有利于減少濾波器本身產(chǎn)生的諧波。另一優(yōu)點是能減少半導體電壓或電流的定額，以及減少所需的開關(guān)頻率。

圖11 采用3級逆變器的并聯(lián)型APF

多級逆變器應(yīng)能建立多級的電壓，故輸出電壓的質(zhì)量更佳?；诙喽芜B接的“H”型變換器，并增配有3級不同的直流電壓源，這是產(chǎn)生很多級電壓的最新方法。利用該技術(shù)，僅需很少幾個串聯(lián)變換器即能獲得很好的電壓波形。在脈寬調(diào)制的同時，又能調(diào)幅。圖12所示，僅以每相4個“H”變換器(4段逆變器)就可產(chǎn)生 81級電壓的調(diào)幅，故可實現(xiàn)“無諧波”的APF特性。圖13為在實驗室完成的“4段81級”并聯(lián)型有源電力濾波器。

5 結(jié)束語

采用有源電力濾波器(APF)的抗干擾技術(shù)對抑制電力系統(tǒng)高次諧波，改善供電質(zhì)量極其重要。文中介紹了采用有源電力濾波器(APF)的抗干擾技術(shù)，列舉了各種新穎實用的拓撲結(jié)構(gòu)。隨著電力電子(PE)技術(shù)的飛速發(fā)展，這項技術(shù)仍在發(fā)展之中。

圖12 能調(diào)幅的“4段81級”逆變器(單相)

圖13 并聯(lián)型有源電力濾波器