无源滤波方案成本低,技术成熟,但是也存在以下不足:
(1)滤波效果受系统阻抗的影响；
(2)由于其谐振频率固定,对于频率偏移的情况效果不好；
(3)与系统阻抗可能发生串联或并联谐振,造成过负荷。在中小功率场合,正逐步被有源滤波器所替代。
2. 2 有源滤波器(Active Fi1 ter,简称AF)
早在20世纪70年代初,就有学者提出有源功率滤波器的基本原理,但由于当时缺乏大功率开关元件和相应的控制技术,只能用线性放大器等方法产生补偿电流,存在着效率低、成本高、难以大容量化等致命弱点而未能实用化。随着电力半导体开关元件性能的提高,以及相应的PWM技术的发展,使得研制大容量低损耗的谐波电流发生器成为可能,从而使有源滤波技术走向实用化。
有源滤波器的基本原理如图1所示[ 4 ] ,当系统中出现谐波发生源时,用某种方法产生一个和谐波电流大小相等、相位相反的补偿电流,且和成为谐波发生源的电路并联连接来抵消谐波发生源的谐波,使直流侧的电流仅为基波分量,不含有谐波成分。
当谐波发生源产生的谐波不能被预计出是何种高次谐波电流,且随时发生变化时,则必须从负载电流il 中检测出谐波电流ih 信号,经检测后的谐波电流ih 信号,经过调制器进行调制,并按制定的方法转换为开关方式控制电流逆变器工作方式,使电流逆变器产生补偿电流ifm并注入到电路中,以便抵消谐波电流ih ( 如图2所示 ) 。
逆变主电路一般采用DC /AC全桥式逆变器电路,如图3 所示。其中的开关元件可用GTO、GTR、SIT或IGBT等大功率可控型电力半导体元件,借助开关元件的通断,控制输出电流波形,产生所需的补偿电流。
电力有源滤波器作为抑制电网谐波和补偿无功功率,改善电网供电质量最有希望的一种电力装置,与无源电力滤波器相比,具有以下优点[ 5 ] ：
(1)实现了动态补偿,可对频率和大小都变化的谐波以及变化的无功功率进行补偿,对补偿对象的变化有极快的响应； (2)可同时对谐波和无功功率进行补偿,且补偿无功功率的大小可做到连续调节；
(3)补偿无功功率时不需储能元件,补偿谐波时所需储能元件容量也不大；
(4)即使补偿对象电流过大,电力有源滤波器也不会发生过载,并能正常发挥补偿作用；
(5)受电网阻抗的影响不大,不容易和电网阻抗发生谐振；
(6)能跟踪电网频率的变化,故补偿性能不受频率变化的影响；
(7)既可对一个谐波和无功功率单独补偿,也可对多个谐波和无功功率集中补偿。
