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有源濾波器的優(yōu)勢和市場需求

電力電子裝置和非線性負載的普遍使用，使大量諧波電流注入電網(wǎng)，導致電網(wǎng)諧波污染：嚴重威脅電網(wǎng)和用電設備的安全運行及正常使用。因此，對電力諧波進行有效治理設備的需求日益增加。

無源電力濾波器(PPF)來解決電力諧波問題存在許多缺點。如PPF針對特定頻率的諧波，只能濾除特定次數(shù)諧波;PPF存在著與電網(wǎng)發(fā)生諧振的可能性，并且對電網(wǎng)阻抗和頻率變化十分敏感;PPF體積大、損耗多等。而利用有源電力濾波器進行諧波治理是今后的一個發(fā)展趨勢。

有源電力濾波器(APF)是一種用于動態(tài)**諧波、補償無功的新型電力電子裝置，能對頻率和大小都變化的諧波和無功進行補償，正好填補PPF的缺點，獲得比PPF更好的補償特性，是一種理想的電力諧波治理裝置。現(xiàn)如今，國際上已開始在工業(yè)和民用設備上使用APF，并且單機裝置的容量逐步提高，其應用領域從補償用戶自身的諧波向改善整個電力系統(tǒng)供電質(zhì)量的方向發(fā)展。

與傳統(tǒng)的PPF相比，APF具有明顯的性能優(yōu)勢，下表為APF與PPF的主要技術性能對比。APF技術是電力諧波治理技術的重要發(fā)展方向，安裝APF可以有效濾除系統(tǒng)中的電力諧波，消除由于諧波導致的各種問題。安裝、使用APF的意義主要包括以下幾個方面：

(1)消除各次電壓、電流諧波對電網(wǎng)的污染和干擾，滿足標準的要求。

(2)改善電壓質(zhì)量，提高設備運行安全性和可靠性，降低設備溫升和損耗。

(3)提高系統(tǒng)功率因數(shù)，提高線路和電力設備利用率。

(4)防止系統(tǒng)共振，提高系統(tǒng)運行穩(wěn)定性，預防設備故障，保障系統(tǒng)安全。

(5)降低電力損耗、提高設備效率，節(jié)約電能。

有源濾波器的應用場合--半導體行業(yè)

大多數(shù)半導體行業(yè)的3次諧波非常嚴重，主要是由于企業(yè)中使用了大量的單相整流設備。3次諧波屬于零序諧波，具備在中性線匯集的特點，導致中性線壓力過大，甚至出現(xiàn)打火現(xiàn)象，存在著極大的生產(chǎn)安全隱患。諧波還會造成斷路器跳閘，耽誤生產(chǎn)時間。3次諧波在變壓器內(nèi)形成環(huán)流，加速了變壓器的老化。嚴重的諧波污染必然對配電系統(tǒng)中的設備使用效率和壽命造成影響。

諧波和有源濾波器有哪些關系？

如果正弦交流電壓加在設備上，產(chǎn)生的電流卻不是正弦交流電流，這樣的設備就稱為非線性阻抗設備，簡稱非線性設備。不是正弦波形的交流電就含有諧波成分，所以非線性設備也稱為諧波源。

   工業(yè)電網(wǎng)中主要的諧波源有三種類型：三相橋式整流回路在每一相的正負波形上都會產(chǎn)生波形變化，一個周期里就有六個非正弦的波形，BN-DT100，所以稱為六脈波設備。六脈波設備的諧波很有規(guī)律，會產(chǎn)生六的倍數(shù)加減1次數(shù)的諧波，即5、7、11、13、17、19……次諧波，而且隨著諧波次數(shù)升高諧波幅值會逐漸降低，所以通常 只需要處理5、7、11、13次諧波。

   這類設備包括有三相橋式整流器的所有設備、比如直流驅(qū)動器、變頻器、軟啟動器，UPS電源等等，是目前工業(yè)用電設備中罪常見的一類諧波源。

   類似工業(yè)電弧爐這樣的設備工作時，電流波形變化很頻繁，會分解出次數(shù)和幅值不斷變化的諧波。非線性的單相設備，比如帶有單相整流環(huán)節(jié)的電子儀器等等，因為三相不對稱原因會在零線上形成3次零序諧波。

隨著電網(wǎng)中非線性負荷及諧波源種類及數(shù)量的增加，其產(chǎn)生的諧波也越來越嚴重，急需治理。低成本的無源濾波技術是目前普遍采用的治理諧波的方法，此方法簡單， 但存在一定的缺陷。有源濾波技術可以對頻率和幅度都變化的諧波進行治理，但也存在初期投資大、運行效率低的缺點，為此，可以將有源濾波技術和無源濾波技術 結合起來使用，既可以使有源濾波器降低，又可彌補無源濾波器的缺陷，是一個很好的發(fā)展方向。