浅析电力滤波技术的发展

许怡君

[摘 要]随着科技的发展，生产过程中采用的大型设备的种类和数量越来越多，对电能质量的要求也越来越高。受多种因素的影响，电网中的电流波形严重偏离了正弦波，产生了谐波分量，影响了电能质量水平。本文以电力滤波器的基本原理为分析对象，并对电力滤波技能的运用进行了阐述，最后对电力滤波器技能的发展进行了探讨。

[关键词]电力，滤波技术，探究

中图分类号：TN713.8 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）31-0078-01

一、前言

电力滤波技术管理工作的主要任务是运用科学的方法建立技术管理体系，完善电力滤波技术，卓有成效地开展技术工作。

二、电力滤波器的基本原理

一般来说，谐波是沟通体系中的概念，而纹波是关于直流体系来讲的，二者有差异，更有联系。沟通滤波，是期望滤除工频（基波）重量以外的一切谐波重量，确保电源的正弦性。沟通体系的电流畸变首要是由非线性负载导致的。而直流滤波，是期望滤除负载中直流重量以外的一切纹（谐）波重量，这些纹（谐）波重量首要是由直流电（压）源（一般是由沟通电源整流取得）中的纹波电压重量在负载中导致的。而经过傅里叶剖析可知，直流体系中的纹波重量也是由各次谐波重量构成的。在这个意义上讲，沟通体系和直流体系中按捺谐波的意图是相同的：按捺不期望在电源或负载中出现的谐波重量。直流有源电力滤波器（DCAPF）与沟通有源电力滤波器，也即是咱们一般所说的有源电力滤波器（APF），都是选用自动的而不是被迫的办法或手法去吸收或消除谐（纹）波。因而直流有源电力滤波器和沟通有源电力滤波器的作业原理是相同或相近的。可是，因为效果的目标不相同，直流有源电力滤波器也有本身的特点。

三、电力滤波技能的运用

1、PPF的运用

到当前为止，高压大功率谐波管理范畴最首要的滤波办法仍然是无源电力滤波器。PPF选用LC单调谐滤波器或许高通滤波器，电感、电容接受的电压等级比电力电子开关要高得多，并且抵償容量也要比APF大得多，因而，在高压大功率的运用场合，PPF得到了广泛运用。

2、APF的运用

依照APF的容量和运用规模可将有源滤波器分为小功率运用体系和中等功率运用体系以及大功率运用体系三大类。小功率运用体系首要是指额定功率低于100kVA的体系，首要运用于负载和电机驱动体系。在这类运用中，一般选用技能领先的动态有源滤波器，如开关频率较高的PWM电压型逆变器或电流型逆变器，其呼应时刻相应来说一般很短，从十几微秒到毫秒。小功率的谐波管理体系运用对比灵敏，能够选用单相有源滤波器，也能够选用三相电力滤波器。当运用于单相电力体系时，选用单相有源滤波器，并且很简单经过改动电路布局完结不相同的抵偿意图。电力电子器材难以接受几百千伏的超高压，即使是最领先的半导体器材也只能接受几千伏，因而，和中等功率运用相同，因为缺少大功率高频电力器材，完结大功率的体系动态逆变器很不经济，也就约束了有源逆变器在大功率体系中的运用。有人提出选用多重化技能和相序脉宽调制技能，来处理功率和开关频率的矛盾，这是一个极好的主意，可是很难完结，并且性价比也很低。

四、电力滤波器技能的发展

1、电力滤波器的接入拓扑

电力滤波器的接入拓扑的基本方式为并联型APF和串联型APF，并联型滤波器首要用于理性电流源型负载的抵偿，它也是工业上已投入运转最多的一种计划，但因为电源电压直接加在逆变桥上，因而对开关元件的电压等级需求较高。为战胜单独运用时面对的缺点，并联型APF常常与PF混合运用。

2、谐波检测技能

电力滤波器的抵偿效果在很大程度上依赖于能否检测到真实反映欲抵偿的谐波重量的参考信号。因而，电力滤波器规划中的关键技能之一即是找到一种可由负载电流中精确地获取谐波重量的幅值和相位的算法。这种检测办法的速度也是需要考量的重要要素。一般，谐波的检测获取技能可分为直接法和间接法两种。

（一）、基干傅立叶改换的检测办法

选用傅立叶改换（FFT）对电网电流进行核算，得到电网电流中的谐波重量。它是一种纯频域的剖析办法，其长处是能够恣意挑选拟消除的谐波次数，可是核算量大，具有较长的时刻延迟，实时性较差。

（二）、瞬时无功功率法

此办法的实时性较好，但因为检测时选用了数字低通滤波器，因而检测出的成果会有必定的延时。瞬时无功功率理论是当前电力滤波器中选用最多的一种谐波检测办法。

（三）、依据自适应的检测办法

依据自适应搅扰抵消原理，具检测精度高和对电网电压畸变及电网参数改变不灵敏的长处，但动态呼应速度较慢。其改善办法包含用神经网络完结的自适应检测法。检测精度和实时性是判断谐波检测办法的重要指标，各种检测办法都有其长处，但也都存在局限性。跟着各种谐波检测办法的不断改善，以及新的检测办法。

3、电力滤波器的电流盯梢操控战略

当精确地检测出电网中的谐波电流后，怎么操控APF主电路，使APF输出电流盯梢谐波电流改变，是电流盯梢操控战略所需完结的作业。因为谐波电流具有时变和高改变率的特点，这就需求APF电流操控器具有较快动态呼应功能和较高的操控精度，电流操控器的稳定性也是必需要思考的要素。

4、主电路布局及参数规划

当前，电力滤波器主电路首要选用PWM变流器的方式，当选用单个变流器不能满意体系容量需求时，能够选用多重化或多电平的主电路布局方式。

（一）、单个PWM变流器的主电路

布局依据主电路直流侧储能元件的不相同，能够分为电压型和电流型两种。电压型PWM变流器直流侧电容损耗较小，适宜构成大容量电力滤，也是当前干流的PWM布局。实践规划中，储能电容和接入电感的巨细对APF设备的本钱和功能有很大的影响。

（二）、多重化主电路布局方式

多重化布局是经过将多个PWM变流器串联或并联的办法，以完结运用较低开关频率，较小容量的开关器材。

（三）、多电平主电路布局方式

经过添加电力电子器材，规划多电平主电路拓扑布局，将变流器的输出由传统的两电平输出变为多电平输出。其长处是开关频率低，开关器材所接受的电压应力小，因为不运用变压器和电抗器，体积减小而功率进步。多电平主电路操控办法较为杂乱，是当前研讨和运用的方向。

（四）、参数规划

因为APF布局多样，抵偿的谐波源也多种多样，对APF的容量和谐波抵偿的功能指标也有不相同的需求。当前，关于APF主电路各项参数的规划没有一致的理论，参数的挑选过程为：首要依据被抵偿的谐波源挑选主电路布局方式。

（五）、电力滤波技能的研讨方向

怎么经过对谐波理论的进一步研讨，找出非常好的谐波检测算法是进步APF功能的有用手法；优化体系操控战略：寻求非常好的操控战略，如依据体系能量平衡的操控战略，到达对输出电流/电压的精确操控；优化电路规划：改善抵偿功能，操控体系本钱，如多电平主电路布局的研讨。这些研讨的首要意图是进步体系运转的功率，进一步削減抵偿设备的制造本钱和损耗，进步设备的可靠性和易用性，并完结一机多用。

五、结束语

电力系统中的污染情况越来越严重，电能质量逐年下降，为了满足人们生活和生产的需要，必须要加强对电能污染的质量。有源滤波器利用先进的有源滤波技术能够方便的去除电力系统中存在的谐波分量，在电能质量治理中具有较好的效果，且在国外得到了非常广泛的应用。随着新技术的不断研究以及半导体技术的发展，有源滤波器会向着更高、更智能的方向发展。电力滤波技术管理在施工生产中呈面极其重要的地位，我们不仅要努力做好各项工作，还要与其它方面协调一致、相辅相成。从而使技术工作不断得到完善和提高，为工程项目的顺利实施提供可靠的技术保障。

参考文献

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[2] 谭甜源，罗安，唐欣，等.大功率并联混合型有源电力滤波器的研制[J]中国电机工程学报，2004.