有源消諧濾波器工作原理與主要應用

發(fā)布時間:2025,08,19

有源消諧濾波器,即有源電力濾波器(Active Power Filter,簡稱APF),是一種的電力電子裝置,用于動態(tài)抑制諧波和補償無功。以下是對有源消諧濾波器的詳細介紹:

一、工作原理

1(2).png

有源消諧濾波器基于現(xiàn)代電力電子技術(shù)和高速DSP(數(shù)字信號處理器)器件的數(shù)字信號處理技術(shù)。其核心部件包括指令電流運算電路和補償電流發(fā)生電路。指令電流運算電路實時監(jiān)控線路中的電流,將模擬電流信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號,通過高速DSP進行信號處理,實現(xiàn)諧波與基波的分離。然后,以脈寬調(diào)制(PWM)信號的形式向補償電流發(fā)生電路發(fā)送驅(qū)動脈沖,驅(qū)動IGBT或IPM功率模塊產(chǎn)生與電網(wǎng)諧波電流幅值相等且性相反的補償電流,注入電網(wǎng)進行補償或抵消,從而實現(xiàn)主動消除電力諧波的目的。

二、主要作用

濾除電流諧波:有源消諧濾波器可有效濾除負荷電流中的多次諧波(如2至25次各次諧波),使配電網(wǎng)更加清潔高效,滿足國家標準對配電網(wǎng)諧波的要求。同時,其自適應跟蹤補償功能能夠自動識別負荷整體變化及諧波含量的變化,實現(xiàn)快速跟蹤補償,電網(wǎng)的穩(wěn)定運行。

改善系統(tǒng)不平衡狀況:有源濾波器能夠消除由諧波引起的系統(tǒng)不平衡,并在設備容量允許的情況下,根據(jù)用戶設定補償系統(tǒng)基波負序和零序不平衡分量,適度補償無功功率。這有助于在濾除諧波的同時,有效改善系統(tǒng)的不平衡狀況。

抑制電網(wǎng)諧振:有源濾波器在抑制電網(wǎng)諧振方面具有優(yōu)勢,它不會與電網(wǎng)發(fā)生諧振,且在其容量許可范圍內(nèi)還可以有效抑制電網(wǎng)自身的諧振,這是傳統(tǒng)無源濾波裝置所無法實現(xiàn)的。

多種保護功能:該設備具備過流、過壓、欠壓、溫度過高、測量電路故障、雷擊等多種保護功能,裝置和電力系統(tǒng)的安全運行。同時,在負荷較輕時,它還可以自動退出運行,充分考慮了運行的經(jīng)濟性。

三、優(yōu)缺點

優(yōu)點:

可動態(tài)濾除各次諧波,對系統(tǒng)內(nèi)的諧波能夠吸收。

不會產(chǎn)生諧振,與電網(wǎng)的兼容性好。

不受系統(tǒng)阻抗影響,補償效果穩(wěn)定。

可同時補償諧波和無功功率,提高電網(wǎng)的功率因數(shù)。

缺點:

需要外部電源供電。

主動器件可能引入噪聲,對濾波器的性能造成影響。

成本相對較高,適用于對諧波治理要求較高的場合。

四、應用領(lǐng)域

有源消諧濾波器已廣泛應用于提高電能質(zhì)量、解決三相電力系統(tǒng)中終端電壓調(diào)節(jié)、電壓波動抑制、電壓平衡改善以及諧波消除和無功補償?shù)葐栴}。具體應用領(lǐng)域包括電力系統(tǒng)、電解電鍍企業(yè)、水處理設備、石化企業(yè)、大型商場及辦公大樓、精密電子企業(yè)、機場/港口的供電系統(tǒng)、醫(yī)療機構(gòu)等。

綜上所述,有源消諧濾波器在電力系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用,是保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的重要設備之一。

華坤成立于2003年,一家專注于電力電子及一體化解決方案的國家技術(shù)企業(yè)、軟件企業(yè)??偛课挥谏虾J蟹钯t區(qū)浦衛(wèi)公路九鼎產(chǎn)業(yè)園。  公司產(chǎn)品主要為國家“智能電網(wǎng)”服務,致力于應用型電力電子技術(shù),挖掘電力能源的應用效率和潛力。在分布式微網(wǎng)、金融數(shù)據(jù)中心、通訊、汽車、航空航天以及軌道交通、冶金、化工、市政、民用建筑等領(lǐng)域廣泛應用。公司堅持創(chuàng)新和產(chǎn)學研合作并舉,與國內(nèi)知名大學和專業(yè)研究所緊密合作,不斷推陳出新。通過保持產(chǎn)品的技術(shù)優(yōu)勢、追求完美的質(zhì)量,打造的電子電力研發(fā)技術(shù)平臺,為創(chuàng)造精確穩(wěn)定、綠色環(huán)保的電力電子節(jié)能裝置及智能化電力系統(tǒng)而砥礪前行。