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及变压器等设备中流动发热 ,产生电能损耗 。

例如 :某移动机房楼总负荷为

996

kW ,测量电流

总谐波畸变率 T HDi 为

13

.

3

%。采用有源滤波器对

该楼内

1

套开关电源及

1

套 U PS 设备谐波治理后 ,机

房楼总负荷降为

984

k W ,电流总谐波畸变率 T HDi 降

4

.

1

% ,即经过谐波治理后节约功耗

12

k W ,按电价

1

元/ 度计算 ,年节约电费

10

.

5

万元 。

3

 无源滤波器

( PF)

无源滤波器也称 L C 滤波器 ,是由滤波电容器 、

抗器和电阻适当组合而成的滤波装置 ,是通过在系统
中为谐波提供一个并联低阻通路 ,以起到滤波作用 。
单调谐滤波器 、

双调谐滤波器电路结构如图

1

所示 。

1

 无源滤波器

  以单调谐滤波器为例 ,单调谐滤波器由电容元件

C 、

电感元件 L 和电阻元件 R 串联而成 ,其阻抗

Z

f

频率ω之间的关系为 :

Z

f

= R +

j

( wL -

1

w C

)

  在理想状态下 ,如果滤波器的谐振频率ω

r

正好等

于某一次谐振频率 ,则对于该次谐波而言 ,滤波器的阻
抗为极小值

R

。由于滤波支路对于该次谐波电流阻抗

很小 ,所以经其分流 ,可以减少注入交流系统的谐波电
流 ,从而达到对该次谐波的抑制作用 。双调谐滤波器
有两个谐振频率 ,同时吸收两个频率的谐波 。

无源滤波器的滤波特性是由系统阻抗和滤波器阻

抗共同确定的 ,因而系统阻抗随系统结构或运行方式
变化时 ,会严重影响并联无源滤波器的滤波特性 。系
统阻抗与滤波器之间可能发生并联谐振 。当系统谐波
电流超过滤波器的额定容量时 ,滤波器将过载而损坏 。
无源滤波器只能滤除固定的几次谐波 ,如果系统中有
多次谐波时 ,必须安装多级滤波器 。

4

 有源滤波器

( APF)

4. 1  有源滤波器的分类

从不同的观点出发 ,有源滤波器具有不同的分类标准。

(

1

) 根据接入电网的方式 ,有源滤波器分为串联

型 、

并联型和混合型三大类 。

串联型与电路的连接方式为串联 ,所以当有源滤

波器发生故障时 ,会发生断路现象 。一般均采用并联

型有源滤波器 。

(

2

) 按有源滤波器中逆变器直流侧储能元件的不

同 ,分为电流型有源滤波器 (储能元件为电感) 和电压
型有源滤波器 (储能元件为电容) ,如图

2

3

所示 。

2

 基于电流源型逆变器

的有源滤波器

3

 基于电压源型的逆变器

有源滤波器

  基于电压源型逆变器的有源滤波器与电流源型相

比电压型有源滤波器损耗较小 ,效率高 。因此目前国
内绝大多数有源滤波器都采用电压型逆变器结构 。建
议通信机房采用基于电压源型逆变器的有源滤波器 。

(

3

) 根据补偿系统的相数来分类 ,可分为单相和三相

两种。三相系统又可分为三相三线制和三相四线制。

(

4

) 根据应用场合分 ,可分为应用在直流系统的有

源滤波器和应用在交流系统的有源滤波器 。通常所说
的有源滤波器为交流系统的有源滤波器 。

4. 2  并联有源滤波器原理

4

为有源滤波器原理图 。

4

 有源滤波器原理图

  有源滤波器由谐波检测环节 、

控制系统 、

主电路以

及电感 (耦合变压器) 四个主要部分组成 。

谐波检测环节 :电流互感器 CT 检测谐波源的电

流 ,对采集信号滤波 、

放大并进行 A/ D 转换 。

控制系统 :由两大部分组成 ,即指令电流运算电路

和补偿电流发生电路 。经谐波检测环节 A/ D 转换后
的数字信号传送至控制系统 ,控制系统 DSP 算法控制
器对信号采样控制 、

保护容错等后 ,计算输出谐波参考

电流

i

cc

, F P GA (现场可编程逻辑阵列) 芯片通过编程

可以直接从 DSP 算法控制器获得数字信号 ,从而根据
同步信号产生高精度的驱动脉冲 ,通过开关器件驱动
模块驱动主电路逆变器 。

主电路 :在控制系统驱动模块的驱动下 ,产生补偿

电流

i

bc

,要求补偿电流

i

bc

与检测环节谐波参考电流

i

cc

7

5