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有源濾波器簡(jiǎn)稱APF,無(wú)源濾波器簡(jiǎn)稱FC。這兩者在原理和濾波效果等方面有許多不同。
有源電力濾波器(Active Power Filter,簡(jiǎn)稱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;三相電路瞬時(shí)無(wú)功功率理論是APF發(fā)展的主要基礎(chǔ)理論;APF有并聯(lián)型和串聯(lián)型兩種,前者用的多;并聯(lián)有源濾波器主要是治理電流諧波,串聯(lián)有源濾波器主要是治理電壓諧波等引起的問(wèn)題。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!
有源電力濾波器,是采用現(xiàn)代電力電子技術(shù)和基于高速DSP器件的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)制成的新型電力諧波治理專用設(shè)備。它由指令電流運(yùn)算電路和補(bǔ)償電流發(fā)生電路兩個(gè)主要部分組成。指令電流運(yùn)算電路實(shí)時(shí)監(jiān)視線路中的電流,并將模擬電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào),送入高速數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理,將諧波與基波分離,并以脈寬調(diào)制(PWM)信號(hào)形式向補(bǔ)償電流發(fā)生電路送出驅(qū)動(dòng)脈沖,驅(qū)動(dòng)IGBT或IPM功率模塊,生成與電網(wǎng)諧波電流幅值相等、極性相反的補(bǔ)償電流注入電網(wǎng),對(duì)諧波電流進(jìn)行補(bǔ)償或抵消,主動(dòng)消除電力諧波。
下圖為有源濾波器原理圖。
無(wú)源濾波器,又稱LC濾波器,是利用電感、電容和電阻的組合設(shè)計(jì)構(gòu)成的濾波電路,可濾除某一次或多次諧波,最普通易于采用的無(wú)源濾波器結(jié)構(gòu)是將電感與電容串聯(lián),可對(duì)主要次諧波(3、5、7)構(gòu)成低阻抗旁路,使諧波流入到濾波裝置中。單調(diào)諧濾波器、雙調(diào)諧濾波器、高通濾波器都屬于無(wú)源濾波器。
無(wú)源濾波器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、運(yùn)行可靠性較高、運(yùn)行費(fèi)用較低等優(yōu)點(diǎn),至今仍是被廣泛應(yīng)用諧波治理方法。
LBFC系列無(wú)源濾波補(bǔ)償裝置,主要由濾波電容器、濾波電抗器、無(wú)感電阻組成的LC濾波電路,根據(jù)諧波電流的成分、大小及無(wú)功需求來(lái)設(shè)計(jì)各濾波支路,采用專業(yè)仿真軟件計(jì)算、設(shè)計(jì)、校驗(yàn),使裝置設(shè)計(jì)最優(yōu)化,能夠在降低成本的同時(shí),高效濾除系統(tǒng)諧波、補(bǔ)償無(wú)功。特別適用于變頻器負(fù)載系統(tǒng)、,能夠解決負(fù)載所在系統(tǒng)發(fā)熱升溫、噪聲增大、電容補(bǔ)償投切不上、電路元器件損毀等諧波電流過(guò)高引起的危害和故障。
有源濾波器和無(wú)源濾波器的主要區(qū)別在于:
1.成本價(jià)格:有源濾波器價(jià)格較高,無(wú)源濾波器相對(duì)便宜。
2.原理構(gòu)成:有源濾波器主要是通過(guò)晶閘管控制,當(dāng)有諧波產(chǎn)生時(shí)會(huì)產(chǎn)生大小相等,方向相反的電流來(lái)抵消諧波電流;無(wú)源濾波器則是通過(guò)電容+電抗的組合LC回路對(duì)諧波產(chǎn)生低阻抗,讓諧波電流流入到濾波裝置中。
3.濾波效果:有源濾波器能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)態(tài)濾波,自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償電網(wǎng)中變化的諧波電流,具有高度可控性和快速響應(yīng)性,補(bǔ)償性能不受電網(wǎng)頻率波動(dòng)影響,濾波特性不受系統(tǒng)阻抗的影響,可消除與系統(tǒng)阻抗發(fā)生諧振的危險(xiǎn)。先進(jìn)的算法使得本設(shè)備能夠在100us時(shí)間內(nèi)計(jì)算出下一個(gè)開(kāi)關(guān)頻率的輸出,故而響應(yīng)速度不超過(guò)100us,對(duì)于變化較為頻繁的諧波能夠?qū)嵭锌焖俚难a(bǔ)償;而無(wú)源濾波器則由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,無(wú)法達(dá)到實(shí)時(shí)快速動(dòng)態(tài)的效果,濾波效果比有源濾波器有一定差距。
4.應(yīng)用范圍:有源濾波器由于成本較高,多用于容量較小的需求,比如像醫(yī)療行業(yè),精密儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)室、通訊行業(yè)、商場(chǎng)、樓宇等行業(yè);無(wú)源濾波器則多用于容量需求較大的行業(yè)。如鋼廠、風(fēng)電、電氣化鐵道及城市軌道交通行業(yè)、石化和天然氣行業(yè)、鋼鐵與冶金行業(yè)、礦山、造船業(yè)等各行業(yè)。