(2) LC无源滤波器的不足之处
目前实际装置中大都采用LC无源滤波器，它在吸收高次谐波的同时还具有改善负载功率因数的功能。但这种滤波器还存在一些不足之处。
① 由于调谐偏移和残余电阻的存在。调谐滤波器的阻抗等于零的理想条件是不可能出现的，阻抗的变化大大妨碍了滤波效果，并且还存在滤波器过负荷的可能性。
② 随着电源侧谐波发生源的增加，可能会引起滤波器的过负荷。
③ 根据高次谐波次数的多少，需设置多个LC滤波电路，并且当滤波器投入运行之后，如果高次谐波的次数和大小发生了变化，便会影响滤波效果。
④ 同一系统内，在装有很多滤波器的情况下，欲取得高次谐波流入的平衡是很困难的。
⑤ LC滤波器电路会因系统阻抗参数变化而发生与系统并联谐振问题，从而使装置无法运行。
⑥ 消耗大量的有色金属，体积大，占地面积大。
4.2 有源电力滤波器
(1) 有源电力滤波器的工作原理和基本结构
有源电力滤波器的基本工作原理是由HSasaki和HMachida于1971年首先提出的，如图10所示。有源电力滤波器向电网注入一个与负载谐波电流幅值相等、相位相反的电流，从而抵消了电网中的谐波电流。
1976年，LGyugyi和ECStyaula提出了用PWM逆变器构成的有源电力滤波器，如图11所示。这些采用PWM逆变器构成的有源电力滤波电路现已成为有源电力滤波器的基本结构。电压型逆变器按照要求控制输出电压，向电网提供准确的电流，如图11(a)所示。电流型逆变器将直流电流(DC)调制成脉冲列(AC)，该脉冲列通过交流输出侧的滤波器解调成准确的电流，如图11(b)所示。电流型逆变器的直流电流必须与最大补偿电流相匹配，如图11(b)所示;电流型逆变器的缺点是损耗大，需要解调滤波器;因此通常不采用电流型逆变器，而采用电压型逆变器。
(2) 有源电力滤波器的优点
① 作为高次谐波电流源，不受系统阻抗的影响;
② 没有共振现象，系统结构的变化不会影响补偿效果;
③ 原理上比LC滤波器更为优越，用一台装置就能完成各次谐波的补偿;
④ 即使高次谐波的频率发生变化，也能准确地补偿;
⑤ 由于装置本身能完成输出限制，因此即使高次谐波量增大也不会过载;
⑥ 其规格的确定与电源系统的条件基本无关，这对于高次谐波补偿来说是一个很大的优点;
4.3 单位功率因数变流器
开发新型交流器，使其不产生谐波且功率因数为1。这种变流器被称为单位功率因数变流器(Unity Power Factor Converter)。高功率因数变流器可近似看成单位功率因数变流器，也有人称之为采用PFC(Power Factor Correction，功率因数校正)技术的变流器。
图12示出了各种容量下高功率因数变流器主要采用的技术。大容量变流器提高功率因数和减少谐波的主要方法是采用多重化技术。其中，如果要求总功率因数为1，甚至提供超前的无功功率，则一般需使用自换相变流器。多重化技术如果能再配合多电平技术和PWM控制技术，可获得更为理想的效果。
中等容量(十千伏安到几百千伏安)的单位功率因数变流器主要采用PWM整流技术，一般需要使用自关断器件。对电流型整流器，可直接对各个电力半导体器件的通断进行PMM调制，使得输入电流为接近正弦且与电源电压同相的PWM波形，从而得到接近于1的功率因数。对电压型整流器，需要将整流器通过电抗器与电源相连，有两类控制方法，一类就是直接对整流器进行PWM调制，使其输入端电压为接近正弦的PWM波形，并保持一定的相位，可使通过电抗器输入的电流为与电源电压同相的正弦波;另一类是检测输入电流，通过电流反馈信号对整流器进行跟踪型PWM调制，达到控制输入电流波形和相位的目的。PWM整流器与PWM逆变器用直流储能元件联结起来，可构成理想的四象限交流调速用变流器，有人称之为双PWM变流器。这种变流器不但输出电压电流均为正弦波，输入电流也为正弦波，且功率因数为1，必要时还可为其他负载提供无功功率补偿，而且能量转换效率高，可实现能量的双向传送(即可实现再生制动)。国外某些公司已有采用这种技术的实用化产品推出。小容量的整流器为实现单位功率因数，除也可采用PWM整流技术外，还可采用二极管整流加PWM斩波的方式。这一方式在各种开关电源中有非常广泛的应用前景，必将对谐波污染的治理做出巨大的贡献。这种整流器中能量只能单方向流动，即从交流侧流向直流侧，因而如果负载是驱动电机的逆变器，则无法实现再生制动。
目前，在单相电路中性能较为理想，已能做到满负载情况下输入电压在85-265V之间时电流的总谐波畸变率小于5％，已有商业化的专用控制芯片面市，并且与主电路封装在一起成为小功率开关电源的带功率因数校正的输入模块。对三相电路来说，目前其输入电流的波形却不如单相电路那样理想，还有待进一步研究。
还有其他形式的变流器也可实现接近于1的功率因数，如矩阵式变频器、谐振交流中间环节的变频器等等，特别是矩阵式变频器，它是在传统的周波变流器基础上发展而来的交-交直接变频器，却可以输出比输入频率还高的交流电压，并且能实现能量的双向流动。
您当前位置：
上一篇：
相关文章
