有源濾波器,有源濾波器是什麼意思

一、基本概念：
　　有源電力濾波器（APF）是一種用於動態抑制諧波、補償無功的新型電力電子裝置，它能夠對大小和頻率都變化的諧波以及變化的無功進行補償，之所以稱為有源，
　　顧名思義該裝置需要提供電源，其應用可克服LC濾波器等傳統的諧波抑制和無功補償方法的缺點（傳統的只能固定補償），實現了動態跟蹤補償，而且可以既補諧波又補無功；三相電路瞬時無功功率理論是APF發展的主要基礎理論；APF有並聯型和串聯型兩種，前者用的多；並聯有源濾波器主要是治理電流諧波，串聯有源濾波器主要是治理電壓諧波等引起的問題。有源濾波器同無源濾波器比較，治理效果好，主要可以同時濾除多次及高次諧波，不會引起諧振，但是價位相對高！
二、基本原理：
　　有源電力濾波器，是採用現代電力電子技術和基於高速DSP器件的數字信號處理技術製成的新型電力諧波治理專用設備。它由指令電流運算電路和補償電流發生電路兩個主要部分組成。指令電流運算電路實時監視線路中的電流，並將模擬電流信號轉換為數字信號`，送入高速數字信號處理器（DSP）對信號進行處理，將諧波與基波分離，並以脈寬調製（PWM）信號形式向補償電流發生電路送出驅動脈衝，驅動IGBT或IPM功率模塊，生成與電網諧波電流幅值相等、極性相反的補償電流注入電網，對諧波電流進行補償或抵消，主動消除電力諧波。
三、基本應用：
　　諧波主要危害：

　　• 引起無功補償電容器諧振和諧波電流放大，導致電容器組因過電流或過電壓而損壞或無法投入運行；
　　• 產生脈動轉矩致使電動機振動，影響產品質量和電機壽命；
　　• 由於渦流和集膚效應，使電機、變壓器、輸電線路等產生附加功率損耗而過熱，浪費電能並加速絕緣老化；
　　• 諧波電壓以正比於其峰值電壓的形式增強了絕緣介質的電場強度，降低設備使用壽命；
　　• 零序（3的倍數次）諧波電流會導致三相四線系統的中線過載，並在三角形接法的變壓器繞組內產生環流，使繞組電流超過額定值，嚴重時甚至引發事故。
　　• 諧波會改變保護繼電器的動作特性，引起繼電保護設施的誤動作，造成繼電保護等自動裝置工作紊亂；

　　• 使計量儀錶特別是感應式電能表產生計量誤差；
　　• 干擾鄰近的電力電子設備、工業控制設備和通訊設備，影響設備的正常運行。
四、有源濾波的優點和缺點：
　　優點：可動態濾除各次諧波，對系統內的諧波能夠完全吸收；不會產生諧振。
　　缺點：造價太高；受硬體限制，在大容量場合無法使用:有源濾波容量單套不超過100KVA,目前最高適用電網電壓不超過450V.
五、應用場合
　　有源電力濾波器可廣泛應用於工業、商業和機關團體的配電網中，如：電力系統、電解電鍍企業、水處理設備、石化企業、大型商場及辦公大樓、精密電子企業、機場／港口的供電系統、醫療機構等。根據應用對象不同，HTAPF-I型有源電力濾波器的應用將起到保障供電可靠性、降低干擾、提高產品質量、增長設備壽命減少設備損壞等作用。
六、主要發展狀況：
　　由於有源濾波存在的不足和缺陷，目前國內市場上主要以無源濾波為主；國際上以ABB、APS、諾基亞、施耐德（梅蘭日蘭）、西門子為代表，國內以山大華天，哈工大、西安賽博為代表，另外清嘩大學電機系研製的CleanPower系列有源電力濾波器在自適應能力，穩定性以及對各種延時的最優補償方面有了長足的進展，成為了最先進的產品之一。隨著電力電子技術的進步，有源電力濾波器以其巨大的技術優勢、強大功能、逐漸下降的價格，必將最終取代傳統的電容型無功補償裝置，佔據市場主流。　
有源電力濾波器的基本原理和分類
摘要：作者是上海交大的在職工程碩士畢業，從事實際工作多年，工程研究方向為電力有源濾波器。現在直接代表國外公司推廣有源濾波器、無功補償產品。本文介紹了電力有源濾波器的基本原理和分類，基本上涵蓋了國際上大公司產品化的趨勢，希望提供國內廣大用戶進行選擇的依據。
1．有源電力濾波器的基本原理
有源電力濾波器系統主要由兩大部分組成，即指令電流檢測電路和補償電流發生電路。


圖1 有源濾波器示意圖
指令電流檢測電路的功能主要是從負載電流中分離出諧波電流分量和基波無功電流，然後將其反極性作用后發生補償電流的指令信號。電流跟蹤控制電路的功能是根據主電路產生的補償電流，計算出主電路各開關器件的觸發脈衝，此脈衝經驅動電路後作用於主電路。這樣電源電流中只含有基波的有功分量，從而達到消除諧波與進行無功補償的目的。根據同樣的原理，電力有源濾波器還能對不對稱三相電路的負序電流分量進行補償。
有源電力濾波器的主電路一般由PWM逆變器構成。根據逆變器直流側儲能元件的不同，可分為電壓型有源濾波器(儲能元件為電容)和電流型有源濾波器(儲能元件為電感)。電壓型有源濾波器在工作時需對直流側電容電壓控制，使直流側電壓維持不變，因而逆變器交流側輸出為PWM電壓波。而電流型有源濾波器在工作時需對直流側電感電流進行控制，使直流側電流維持不變，因而逆變器交流側輸出為PWM電流波。電壓型有源濾波器的優點是損耗較少，效率高，是目前國內外絕大多數有源濾波器採用的主電路結構。電流型有源濾波器由於電流側電感上始終有電流流過，該電流在電感內阻上將產生較大損耗，所以目前較少採用。

圖2 電壓型有源濾波器

圖3 電流型有源濾波器

2．有源電力濾波器的分類
按電路拓樸結構分類，電力有源濾波器可分為並聯型、串聯型、串－並聯型和混合型。