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
为
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 、
电
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 。
图
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
与
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 。
图
2
基于电流源型逆变器
的有源滤波器
图
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
图
4
为有源滤波器原理图 。
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
・