諧波抑制的工程設(shè)計(jì)方法探討

(3)高次諧波抑制指標(biāo)。根據(jù)《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》的規(guī)定，確定各次諧波電壓畸變率和注入相應(yīng)電壓等級(jí)電網(wǎng)的諧波電流允許值。

LC濾波器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，吸收諧波效果明顯。但由于其結(jié)構(gòu)原理上的原因，在應(yīng)用中存在著難以克服的缺陷：

(1)僅對(duì)固有頻率的諧波有較好的補(bǔ)償效果，當(dāng)

諧波成份變化時(shí)補(bǔ)償效果差；

(2)補(bǔ)償特性受電網(wǎng)阻抗的影響很大；

(3)在特定頻率下，電網(wǎng)阻抗和LC濾波器之間

可能會(huì)發(fā)生并聯(lián)諧振，使該頻率的諧波電流被放大；或者發(fā)生串聯(lián)諧振，使電網(wǎng)側(cè)可能存在的諧波電壓向LC濾波器注入較大的諧波電流；

(4)當(dāng)接在電網(wǎng)中的其他諧波源未采取濾波措施時(shí)，其諧波電流可能流入該濾波器，造成過載。

而有源濾波器能對(duì)變化的諧波進(jìn)行迅速的跟蹤補(bǔ)償，基本上克服了LC濾波器的上述缺點(diǎn)。

5有源濾波器的應(yīng)用

隨著功率電子器件和PWM技術(shù)的發(fā)展，基于瞬時(shí)無功功率理論的諧波電流瞬時(shí)檢測(cè)法的提出，使有源濾波器得到迅速發(fā)展。

前述可知，LC濾波器實(shí)際上是由濾波電容器和電抗器組成的、對(duì)某些或某次諧波呈低阻抗諧振支路，濾除這些諧波。而有源濾波器與LC濾波器的最大區(qū)別在于它是一種向系統(tǒng)注入補(bǔ)償諧波電流，以抵消非線性負(fù)荷所產(chǎn)生的諧波電流的能動(dòng)式濾波裝置。它能對(duì)變化的諧波進(jìn)行迅速的動(dòng)態(tài)跟蹤補(bǔ)償，且補(bǔ)償特性不受系統(tǒng)阻抗影響。其結(jié)構(gòu)上由靜態(tài)功率變流器構(gòu)成，具有半導(dǎo)體功率器件的高可控性和快速響應(yīng)能力。

圖5有源濾波器工作原理

有源濾波器的工作原理如圖5所示。

負(fù)載電流IL按傅里葉級(jí)數(shù)可展開為：

IL=ΣInsin(nωt＋θn)

=I1cosθ1sinωt＋I(xiàn)1sinθ1cosωt＋ΣInsin(nωt＋θn)

=I1p＋I(xiàn)1q＋I(xiàn)n(5)

式中：I1p為負(fù)載基波有功電流；

I1q為負(fù)載基波無功電流；

In為高次諧波電流。

將濾波器并聯(lián)連接在諧波發(fā)生源和電源之間，Is=IL＋I(xiàn)F?？刂朴性礊V波器的輸出電流IF=－In，電源側(cè)電流則為只含基波分量的正弦波形。即：有源濾波器產(chǎn)生一個(gè)與負(fù)載諧波電流幅值相等、相位相反的電流注入負(fù)載電流IL流經(jīng)的線路中，將負(fù)載諧波抵消，使之不流入電網(wǎng)。由式(5)可知，有源濾波器還可同時(shí)補(bǔ)償無功，即使IF=－I1q－In，IS=－I1p，從而提高系統(tǒng)功率因數(shù)。

有源濾波器的基本結(jié)構(gòu)由諧波電流檢測(cè)、控制電路、PWM逆變器、直流電源及注入變壓器等部分組成。根據(jù)逆變器儲(chǔ)能元件不同，可將有源濾波器分為電流型和電壓型兩種。電流型有源濾波器儲(chǔ)能元件為電感，由于其運(yùn)行損耗較大，對(duì)儲(chǔ)能電感的充電控制較復(fù)雜，因而使其應(yīng)用受到限制；電壓型有源濾波器儲(chǔ)能元件為電容，具有損耗小，易于控制等優(yōu)點(diǎn)而得到普遍應(yīng)用。電壓型有源濾波器工作過程是由電容器構(gòu)成儲(chǔ)能直流電源，逆變器根據(jù)檢測(cè)信號(hào)產(chǎn)生PWM輸出電壓，將儲(chǔ)存在電容器中直流電能轉(zhuǎn)變成所需頻率和波形的補(bǔ)償電流，經(jīng)隔離變壓器注入線路中。PWM逆變器同時(shí)兼有向電抗器或電容器提供直流電能的功能。這個(gè)過程直接受諧波電流補(bǔ)償量檢測(cè)及控制電路的控制。

有源濾波器具有以下特點(diǎn)：

(1)該裝置是一個(gè)諧波電流源，它的接入對(duì)系統(tǒng)

阻抗不會(huì)產(chǎn)生影響；

(2)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)，該裝置不存在產(chǎn)生諧

振的危險(xiǎn)，不影響補(bǔ)償性能；