近几年,随着高精度电子设备被大量使用和大家节能理念的增强,电能质量的治理被日益重视,具有高度可控性和快速响应性的低压有源滤波装置在供配电系统中逐步得到了应用。如何正确的选用有源滤波装置来实现谐波治理的目标,成为电气设计人员和用户关注的问题。
1.低压有源滤波装置的基本原理 有源电力滤波装置以三相电路瞬时无功功率理论为基础理论,采用现代电力电子技术和基于高速DSP器件的数字信号处理技术制成的新型电力谐波治理专用设备。它由指令电流运算电路和补偿电流发生电路两个主要部分组成。指令电流运算电路实时监视线路中的电流,并将模拟电流信号转换为数字信号,送入高速数字信号处理器(DSP)对信号进行处理,将谐波与基波分离,并以脉宽调制(PWM)信号形式向补偿电流发生电路送出驱动脉冲,驱动绝缘栅双极型晶体管(IGBT)或智能功率模块(IPM),生成与电网谐波电流幅值相等、极性相反的补偿电流注入电网,对谐波电流进行补偿或抵消,从而达到消除电力谐波和补偿无功功率的目的。
低压有源滤波装置的特点(1)主动动态补偿,具有自适应能力,可对频率和大小都变化的谐波以及变化的无功进行补偿,对补偿对象的变化有极快的响应,还可以抑制闪变;(2)可同时对谐波和无功进行补偿,且补偿无功的大小可做到连续调节;(3)补偿无功时不需贮能元件;补偿谐波时所需贮能元件容量也不大;即使补偿对象电流过大,有源电力滤波器也不会发生过载,并能正常发挥补偿作用;(4)受电网阻抗的影响不大,不容易和电网阻抗发生谐振。能跟踪电网频率的变化,故补偿性能不受电网频率变化的影响。
串并联型有源滤波装置综合了串联型和并联型两种结构,共同来解决电能质量的问题,兼有串联有源滤波装置和并联有源滤波装置的优点。串联型和并联型有源滤波装置共用直流侧电容器或电感储能装置,串联有源电力滤波装置起到补偿电压谐波、消除系统不平衡、调节电压波动或闪变、维持系统电压稳定性或阻尼振荡的作用。并联变流器起到补偿电流谐波不平衡、补偿负荷的无功、调节变流器直流侧电压的作用。因此可以实现短时间不间断供电、蓄能、无功补偿、抑制谐波、消除电压波动及闪变、维持系统电压稳定等功能。这种结构即可用于三相系统,又可以用于单相系统。主要缺陷在于成本较高(需要较多的开关器件)和控制复杂。
串并联型有源滤波装置综合了串联型和并联型两种结构,共同来解决电能质量的问题,兼有串联有源滤波装置和并联有源滤波装置的优点。串联型和并联型有源滤波装置共用直流侧电容器或电感储能装置,串联有源电力滤波装置起到补偿电压谐波、消除系统不平衡、调节电压波动或闪变、维持系统电压稳定性或阻尼振荡的作用。并联变流器起到补偿电流谐波不平衡、补偿负荷的无功、调节变流器直流侧电压的作用。因此可以实现短时间不间断供电、蓄能、无功补偿、抑制谐波、消除电压波动及闪变、维持系统电压稳定等功能。这种结构即可用于三相系统,又可以用于单相系统。主要缺陷在于成本较高(需要较多的开关器件)和控制复杂。