
从上述原理可以看出,电力有源滤波器是运用瞬时滤波形成技术,对包含谐波和无功分量的非正弦波形进行“矫正”。这与基于稳态频谱的“滤波”概念已有很大的不同,而类似于自适应滤波技术中的“干扰抵消器”。因此,电力有源滤波器有很快的响应速度,对变化的谐波和无功功率都能实施动态补偿,并且其补偿特性受电网阻抗参数影响较小。
2 电力有源滤波器的分类
(1)按电路拓扑结构分类,电力有源滤波器可分为并联型、串联型、串并联型和混合型。
图1所示即为并联型APF。它主要适用于电流源型非线性负载的谐波电流抵消、无功补偿以及平衡三相系统中的不平衡电流等。目前并联型APF在技术上已较成熟,它也是当前应用最广泛的一种APF拓扑结构。
并联型APF除了以逆变器作为补偿电路的结构外,近年又提出了分别以开关电容滤波器,“T”形滤波器或调压器为补偿电路的新结构。这些新电路结构的突出优点是产生的补偿电流中高频谐波较少,电磁兼容性能较好。但目前它们还只适用于单相电路补偿。
图2所示为串联型APF的基本结构。它通过一个匹配变压器,将APF串联于电源和负载之间,以消除电压谐波,平衡或调整负载的端电压。与并联型APF相比,串联型APF损耗较大,且各种保护电路也较复杂。因此,很少研究单独使用的串联型APF,而大多数将它作为混合型APF的一部分予以研究。
图3所示为混合型APF的基本结构。它是在串联型APF的基础上使用一些大容量的无源L-C滤波网络来承担消除低次谐波,进行无功补偿的任务,而串联型APF只承担消除高次谐振及阻尼无源LC网络与线路阻抗产生的谐波谐振的任务。从而使串联型APF的电流、电压额定值大大减少(功率容量可减少到负载容量的5%以下),降低了APF的成本和体积。从经济角度而言,这种结构形式在目前是一种值得推荐的方案。但随着电力电子器件性能的不断提高,成本不断下降,混合型APF可能被下面一种性能价格比更高的APF代替。
图4所示为串并型APF的基本结构。它组合了串联APF和并联APF的优点,能解决电气系统发生的大多数电能质量问题,所以又称之为万能APF或统一电能质量调节器(UPQC)。该类APF尚处在试验阶段,当前它的主要问题是控制复杂、造价较高。
(2)按电源类型分类,APF可分为单相APF,三相三线制APF、三相四线制APF及有源线路调节器(APLC)等。
三相四线制APF主要是为了补偿电源中线上的电流谐波、无功功率及三相之间的不平衡问题。当功率额定值较小时,其主电路可直接采用三相逆变器,而将直流侧电容中点联接到电源中点上。当负载功率较大时可用四桥臂的逆变器,将第四桥臂单独用于补偿中线。为了实现三相独立调节,还可使用更复杂的三个单相桥式逆变器进行分别补偿。