内容发布更新时间 : 2024/5/5 10:44:40星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
三相有源电力滤波器的设计
摘要：随着现代社会经济的不断发展，推动了电力行业的进一步发展，电子装置亦被广泛应用，至此大量谐波及无功电流被用于电网中，但随之而来的是极大的污染，电能质量问题亦显得十分严重。有源电力滤波器可有效补偿电力系统谐波及其无功功率，此装置控制具备良好的实时性及准确性，这亦是实现有效补偿的重要内容。三相有源电力滤波器是以模拟逻辑方式消除电网谐波，从而实时检测电网中的非线性负载电流波形，再将动态滤波、动态无功功率集于一体，其使用性能良好，影响速度极快，滤波涵盖范围亦是非常广泛，实际应用效率高，工作时并不受系统参数的影响。本文探讨了三相有源电力滤波器的设计，并提出了实用性应用措施，为三相有源电力滤波器设计提供参考依据。 关键词：三相有源；电力滤波器；滤波器设计
三相有源电力滤波器可实时滤除谐波，及时消除非线性负载中的谐波电流，亦或者是消除电网侧产生的谐波电流，从而有效降低系统电压畸变率；并可实现动态无功补偿，能够及时发出容性无功亦或感性无功，可有效改善系统的功率因数；可达到降耗节能的目的，有效降低线路损耗与变压器损耗，能够有效缓解设备发热的问题，同时延长设备应用时间，并确保电力系统运行稳定可靠。三相有源电力滤波器对现代电力系统发展有着极大现实意义，但三相有源电力滤波器设计水平偏低，因此探讨三相有源电力滤波器设计，对电力系统有效运行有着极大现实意义。 一、三相有源电力滤波器简论 1、有源电力滤波器
电力电子设备及非线性负载现已被广泛应用，这时的谐波电流及无功电流被大量注进电网，从而威胁着电网及电气设备的运行及其正常使用。有源电力滤波器为动态抑制谐波及补偿无功的设备装置，此类电力电子设备可对频率及大小变化谐波、无功等有效补偿，其为十
分理想的补偿谐波设备，为十分理想的补偿谐波设备。有源电力滤波器具备极高可可控度，其反映速度十分快速，可及时跟踪补偿各谐波与需要的无功功率，而此特性并不会受到系统的影响，无谐波可合理放大，其体积与重量小。单台有源电力滤波器造价与技术、容量均被制约，大容量有源电力滤波器研究已获得诸多成就，三相有源电力滤波器被广泛用于电力系统中，但此方式结构非常复杂，控制程序亦十分繁琐，设计工作难度大。 2、三相有源电力滤波器
三相有源电力滤波器具备诸多良好的性能特点，其可滤除的谐波次数范围非常广泛，通常可滤除2-50次谐波，为可滤波除特征谐波，亦可滤除非特征滤波；谐波滤除效率高，于额定功率下的谐波电流除率为95%；响应速度极快，谐波补偿电流响应时间超过10MS；能够单相动态为电力系统注进补偿电流，从而有效改善系统三相不平衡的问题；可自动消除谐振，确保各设施设备与系统安全运行；可设定输出与最大100%限流输出，确保设备长时间稳定运行；具备滤波与无功补偿功能，比如感性与容性，从而实现滤波或是补偿功能；其操作界面简单便捷；界面可实时显示电压与电流、谐波等参数，并且菜单设置灵活合理，可选择消谐模式、无功补偿模式与谐波无功可实现同时补偿模式，且具备目标功率因数与输出电流，能够及时记录实时故障，设计选型简单合理，安装及其操作、维护工作亦非常简单；可可10台扩展并联运行；保护措施简单完善，具备系统电压过压保护及欠压保护、输出过流保护、过热保护、控制电压欠压保护。其工作原理主要是实时检测电网中的负载电流，从而将谐波电流分量合理分离，以谐波电流大小发出控制指令，达到实时产生大小相等与方向相反补偿电流，并将补偿电流注进电网中，这时则可实现瞬时抵消滤除谐波电流的目的，并实现无功补偿。
二、三相有源电力滤波器主电路参数选择
三相有源电力滤波器主电路参数及其系统模型会严重影响系统控制效果，选择适当的主
电路参数对滤波器稳定运行十分关键，亦是有效控制性能的重要条件，本文对此进行了下述几方面分析： 1、交流侧电感选择
有源电力滤波器指令电流中的谐波及暂态电流十分关键，要求实际输出电流可有着良好的跟踪能力，有源电力滤波器补偿对象确定时，有源电力滤波器主电路参数选择及其性能、效率息息相关。电感有通低频及阻高频电流会导致有源滤波器补偿电流中均是谐波电流，电感值设计与电流跟踪性能及其补偿效果息息相关。主电路参数是互相制约的，不可单独的选择电感值。稳定的电流跟踪能力为有源电力滤波器运行中谐波补偿的重要内容，与最终的谐波补偿效果息息相关，电网电压及滤波器直流侧电容电压确定时，补偿电流跟踪效果与主电路功率器件开关频率及补偿电流瞬时变化率息息相关。 （1）器件开关频率
器件开关频率对滤波器运行非常重要，有源电力滤波器的目的就是产生谐波，这时则强调系统具备更高的电流带宽。若开关频率太低则表示主电路电流带宽低，输出高频率电流分量难度较大，这时系统则缺乏相应的谐波补偿能力，从而导致补偿效果偏低。 （2）电流波形
就电流波形而言，偏低的开关频率会导致补偿电流中存在的纹波成分不断增大，随之而来的系统损耗亦加大，电流跟踪效果则随之恶化；若开关频率高时，会使得开关功率耗损增大，从而提高了系统损耗，系统效率亦持续降低。 （3）补偿电流
补偿电流瞬时变化率会面对两个互相矛盾的问题，有源电力滤波器中的主电路应具备更高的补偿电流变化率，确保补偿具备更大的电流变化率，非线性负载中亦可产生补偿电流，从而达到谐波补偿的目的。补偿电流波形与被补偿的负载电流波形息息相关，而被补偿的负