電力電子裝置是公用電網(wǎng)中最主要的諧波源,隨著該裝置應(yīng)用的日益廣泛,電網(wǎng)中的諧波污染日趨嚴(yán)重。諧波使電能生產(chǎn)、傳輸和利用的效率降低;使電氣設(shè)備過熱,產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲,并使其絕緣老化,使用壽命降低,甚至發(fā)生故障或燒毀;諧波會引起電力系統(tǒng)局部并聯(lián)諧振或串聯(lián)諧振,使諧波含量放大,造成電容器等設(shè)備燒毀。諧波還會引起繼電器保護(hù)和自動(dòng)裝置誤動(dòng)作,使電能計(jì)量出現(xiàn)混亂。對于電力系統(tǒng)外部,諧波會對通信設(shè)備和電子設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重干擾,而且電力電子裝置所產(chǎn)生的諧波污染已成為阻礙電力電子技術(shù)自身發(fā)展的重大障礙。對電力系統(tǒng)這個(gè)環(huán)境來說,無諧波是綠色環(huán)境的主要標(biāo)志之一。
LC濾波器是傳統(tǒng)的無源諧波抑制裝置,由濾波電容器、電抗器和電阻器適當(dāng)組合而成,與諧波源并聯(lián),除起濾波作用外,還兼顧無功補(bǔ)償?shù)男枰_@種濾波器出現(xiàn)最早,存在一些較難克服的缺點(diǎn),但因其結(jié)構(gòu)簡單、投資少、運(yùn)行可靠性較高以及運(yùn)行費(fèi)用較低,至今仍是諧波抑制的主要手段。
目前,諧波抑制的一個(gè)重要趨勢是采用有源電力濾波器(Active Power Filter--APF)。它是一種電力電子裝置,其基本原理是從補(bǔ)償對象中檢測出諧波電流,由補(bǔ)償裝置產(chǎn)生一個(gè)與該諧波電流大小相等而極性相反的補(bǔ)償電流,從而使電網(wǎng)電流只含基波分量。這種濾波器能對頻率和幅值都變化的諧波進(jìn)行跟蹤補(bǔ)償,且補(bǔ)償特性不受電網(wǎng)阻抗的影響,因而受到廣泛的重視,并且已在日本等國獲得廣泛應(yīng)用。有源電力濾波器的基本思想在20世紀(jì)六、七十年代就已經(jīng)形成,80年代以來,大中功率全控型半導(dǎo)體器件的成熟、脈沖寬度調(diào)制(Pulse Width Modulation--PWM)控制技術(shù)的進(jìn)步以及基于瞬時(shí)無功功率理論的諧波電流瞬時(shí)檢測方法的提出,使有源電力濾波器才得以迅速發(fā)展。
有源電力濾波器經(jīng)多年的使用發(fā)展后,產(chǎn)生了與LC濾波器混合使用方式。其基本思想是利用LC濾波器來分擔(dān)有源電力濾波器的部分補(bǔ)償任務(wù)。由于LC濾波器比之有源電力濾波器有結(jié)構(gòu)簡單、易實(shí)現(xiàn)且成本低的優(yōu)點(diǎn),而有源電力濾波器則有補(bǔ)償性能好的優(yōu)點(diǎn),兩者結(jié)合使用時(shí),既可克服有源電力濾波器容量大、成本高的缺點(diǎn),又可使整個(gè)系統(tǒng)獲得良好的性能。這以后,為了降低有源電力濾波器的容量,又產(chǎn)生了有源濾波器的其他使用方式,如LC并聯(lián)諧振型注入電路方式以及與旋轉(zhuǎn)電機(jī)并用方式。
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