| 单词 | 有源电力滤波器的研制 |
| 释义 | 【有源电力滤波器的研制】 随着电力系统中所应用的非线性负载日益增多，电网中的谐波污染愈来愈严重。谐波不仅严重危害电力系统的电源质量，还会造成高次谐波损耗和电气设备的损坏。此外，随着现代高科技的发展，各种精密加工机械、检测仪表和计算机的普及，对电力系统的电源质量要求也越来越高。因此，采取行之有效的措施来消除电网中的高次谐波极其重要。 多年来，一直采用无源LC滤波器来抑制谐波。但其存在调谐困难、抑制效果受系统阻抗的影响、不能承受过负荷、只能抑制特定的高次谐波以及占地面积大等不足之处，从而促使人们去寻找新的途径来解决谐波的抑制。20世纪70年代初，Sasaki和Machida提出了电力有源滤波器补偿谐波的基本原理，但由于受各种因素的限制，研制工作几乎没有进展。到了80年代，随着电路理论的完善和快速关断元件的迅猛发展，人们的注意力又转移到电力有源滤波器上来。有源滤波器抑制高次谐波的原理，是将滤波器并联接在高次谐波发生源和电源之间，控制有源滤波器输出电流IF，该电流IF与负荷电流IL中所含的高次谐波电流IH的大小相等，相位相反，即IF=－IH。电流IF注入负荷电流IL流过的线路中，从滤波器连接点处开始，由于补偿电流IF刚好抵消负载电流中的高次谐波电流IH，于是就使到电源侧的电流IS变成只含有基波分量(50Hz)的正弦波形。有源滤波器的功能，就是根据供电线路负荷电流中所含的高次谐波电流的频率及其大小和方向，产生相应频率、幅值相等且相位相反的谐波电流，并注入电路中。有源滤波器由高次谐波电流补偿量检测、控制电路、脉宽调制(PWM)逆变器、直流电源及注入变压器等部分组成。其工作过程是由直流储能元件构成的储能直流电源，通过逆变器把储存在储能元件的直流电能转变为所需的频率和波形的交流电流，经变压器注入电力线路。PWM逆变器同时兼有向直流储能元件提供直流电能的功能，这个过程直接受高次谐波电流补偿量检测及控制电路的控制。根据主回路中储能元件的不同，有源滤波器可分为电流型和电压型。在输出功率容量较小时，电压型有源滤波器具有自身损耗小、效率高的优点，因而应用比较广泛。高次谐波有源抑制装置的滤波效果如何，主要取决于：(1)要正确选择检测点，精确及时地获得高次谐波的各种信息，以便于控制补偿电流的产生。高次谐波检测方法应根据高次谐波抑制装置的不同补偿目的来选择。常用的方法有谐波合成法、瞬时无功和有功分量法。这两种方法中，后者既可抑制谐波又可进行无功补偿。(2)必须根据装置的补偿目的，选择相应的控制方案，通过准确实时地在线检测供电线路中的高次谐波分量，经适当的模拟量运算后，变成相应的脉宽调制控制器的控制电流信号，用以驱动逆变器的输出，把相应的补偿电流注入电路中，达到抑制高次谐波分量的结果。(3)选择逆变器的主回路结构。高效率大容量逆变器结构的选择，应使电路的控制方案简单。目前普遍采用的是六相全桥连接法。由上述可知，电力有源滤波器的补偿特性与无源LC滤波器截然不同，它是一种向交流电网注入补偿谐波电流，来抵消负载所产生的谐波电流的主动式滤波装置。在有源滤波器的研制方面，日本处于领先地位，并已用于消除三相整流器所产生的谐波和次谐波。美国、德国、印度及中国也投入大量的力量进行研制。随着现代电力电子技术的发展，有关专家预言：电力有源滤波器将成为21世纪抑制谐波的主要途径。它不仅具有良好的抑制谐波特性，还具有广泛的用途。从目前的发展趋势来看，将有源滤波器和无源LC滤波器相结合，使之具有抑制谐波和无功补偿的特性，将对电力事业的发展带来深远影响。【参考文献】：1 Sasaki H，Machida T．IEEE Ttans．PAS，19712 Kaahura H，Nakamu T，Nakazana S．proc．JIEE IPECTokyo，19833 Akagi H，Kanazawa Y，Nabae A．IEEE Trans．IAS，19844 Nabae A，Ogasawara S，Akagi．H IEEE Trans，IAS．19865 Akgi H，Tsukamoto Y，Nabae A．IEEE Ttans．IAS．1988(华北电力学院北京研究生部潘艳、孙孝瑞教授撰) |
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