电力电子技术第8章学习.pptx

会计学8.1有源电力滤波器概述有源电力滤波器在国外已经进入工业实用化阶段。世界上有源电力滤波器的主要生产厂家有日本三菱电机公司、美国西屋电气公司、德国西门子公司等。其中有源电力滤波器技术在日本已经成熟。
我国在有源电力滤波器的研究方面起步较晚，直到20世纪80年代末才有论文发表。20世纪90年代以来一些高等院校和科研机构开始进行有源电力滤波器的研究，但有关研究主要以理论研究和实验为主。8.1.2有源电力滤波器的基本原理假设负载电流含有谐波和无功分量，如式(8-2)所示，式中iLfp、iLfq和iLh分别负载电流的基波有功分量、基波无功分量和谐波分量。有源电力滤波器的基本工作原理是根据补偿目的，检测出需要补偿的电流作为参考量，然后根据有源电力滤波器的控制电路，产生一个与参考量大小相等、方向相反的谐波或无功量注入到系统中去，使系统电流最终满足要求。从另一个角度讲，有源电力滤波器向系统注入的量是谐波分量，所以有源电力滤波器也可以看成是一个谐波源。有源电力滤波器应该包含两个部分：
电流运算电路，用来检测出补偿对象电流中的谐波和无功电流等分量；
补偿电流发生电路，即根据检测电路所得出的补偿电流指令信号，产生实际的补偿电流。8.1.3有源电力滤波器的特点8.1.4有源电力滤波器的主电路形式图8-4和图8-5分别示出了应用于单相系统的电压型和电流型两种主电路形式。通过对图8-2和图8-3的比较分析，可得出电压型和电流型变流器的区别：
电压型PWM变流器的直流侧接有大电容，在正常工作时，其电压基本保持不变，可看作电压源，为保持直流侧电压不变，需要对直流侧电压进行控制，交流侧输出电压为PWM波；电流型PWM变流器的直流侧接有大电感，在正常工作时，其电流基本保持不变，可看作电流源，为保持直流侧电流不变，需要对直流侧电流进行控制，交流侧输出电流为PWM波。电压型的有源电力滤波器，它的优点是用
电容器储存能量，其损耗较小，效率高，但它不能直接控制输出补偿电流，而是通过控制电压间接控制电流。
电流型的有源电力滤波器的优点是能够直接输出补偿电流，不仅可以补偿正常的谐波，还可以补偿分数次谐波和超高次谐波，并且不会由于主电路开关器件的直通而发生短路故障，因而在可靠性和保护上占有较大的优势。8.1.5有源电力滤波器的分类图8-6有源电力滤波器的分类1.交流有源电力滤波器
(1)并联型有源电力滤波器

1)单独使用的并联型有源电力滤波器。
并联有源电力滤波器消除谐波的方法，其原理图如图8-1所示。这是有源电力滤波器中最基本的形式，也是目前应用最多的一种。优点与缺点

这种方式的优点是：通过不同的控制作用，可以对谐波、无功、不对称分量等进行补偿，因此补偿功能较多，且连接方便；对于电流源性质的谐波源，补偿特性不受电源阻抗的影响。

这种方式的缺点是：电源电压直接加在逆变桥上，对主电路中开关器件的电压等级要求较高。有源电力滤波器全部承担负载的谐波补偿，当负载电流谐波含量高时，要求有源电力滤波器容量较大，补偿频带宽。而PWM变流器的容量和动态性能成反比，很难使APF在保证容量的同时，还具有良好的动态特性和低的开关损耗。适用的场合：主要用于电流源性质的谐波源(如带感性负载的整流器)。1987年，M.Takeda等人首先提出用LC滤波器和有源电力滤波器并联的混合型有源电力滤波器方案。其原理图如图所示。方案有两种补偿方式：
一种是LC滤波器，主要补偿较高次谐波，而大部分谐波由有源电力滤波器补偿，这对减低有源电力滤波器的容量起不到明显的作用，但因对有源电力滤波器主电路中器件的开关频率要求不高，实现大容量相对容易些；
另一种方式是LC滤波器分担大部分谐波补偿的任务，而有源电力滤波器是为了改善整个系统的性能，那么所需容量与单独使用方式相比可大幅度降低，在这两种方式中，有源电力滤波器都相当于受控电流源。方案的缺点:
电网与有源电力滤波器及有源电力滤波器与LC滤波器之间存在谐波通道，特别是有源电力滤波器和LC滤波器之间的谐波通道，可能使有源电力滤波器注入的谐波又流入LC滤波器中。3)与LC滤波器串联的混合有源电力滤波器。
补偿方式
该方式中，谐波和无功功率主要由LC滤波器补偿，而有源电力滤波器的作用是改善无源滤波器的滤波特性，克服无源滤波器易受电网阻抗的影响，易与电网发生谐振等缺点。方案优缺点和使用的场合

这种方案的优点是：有源电力滤波器不承受交流电源的基波电压，因此装置容量小；有源电力滤波器与LC滤波器通过变压器连接，电压隔离和保护比较方便。有源电力滤波器发生故障不会危及电网。
这种方案的缺点：对电网中的谐波电压非常敏感。
适用的场合：适于高压电力系统。(2)串联型有源电力滤波器。
1)单独使用的串联型有源电力滤波器。
图是单独使用的串联型有源电力滤波器的原理图。这种方式中，有源滤