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有源电力滤波器的进化史介绍

发布者: UU型滤波器 工字电感—朗创电子   发布时间:2016-6-28 17:54:00

      近数十年以来很多国家都制定了限制谐波的规定和国家标准,电力谐波问题受到越来越多的关注,本着"谁污染,谁治理"的原则,随着中国绿色能源运动的不断深入,低压侧的谐波治理,必将提到日程上来。而有源电力滤波器是一种用于动态抑制谐波和补偿无功的电力电子装置,被公认为是治理"电网污染"的有效手段,APF 有源滤波器作为一种主动型的谐波补偿装置,能动态跟踪补偿随机的谐波电流,克服传统LC 无源滤波装置的不足,具有高度的可控性和快速响应性,应用前景广阔。
      1971年日本的Machida首先提出了有源滤波器的原始模型,同年,H. Sasaki 等就首次完整地描述了有源电力滤波器的基本原理,但由于当时是采用线性放大的方法产生补偿电流,其损耗大,成本高,因而仅在实验室研究,未能在工业中使用。1976年,美国的Strycula提出了用PWM逆变器结构构成有源滤波器,确立了当今滤波器的基本结构,同年,L. Gyugyi等人提出了用大功率晶体管PWM 逆变器构成的有源电力滤波器,并正式确立了有源滤波的概念,提出了有源滤波器主电路的基本拓扑结构和控制方法。1982年,第1台采用GTO作为开关元件的电流源PWM 逆变器构成的有源滤波器(800 kVA)在日本研制成功并投入使用。1983年,日本长冈科技大学的Akagi等人基于pq分解理论,提出了三相电路瞬时无功功率理论,为解决三相电力系统畸变电流的瞬时检测提供了理论依据。表明实现有源滤波器补偿功能的条件已经具备,使有源电力补偿技术实用化研究得到了极大发展,与此同时,大功率晶体管(GTR)、大功率可关断晶闸管(GTO)、静电感应晶闸管(SITH)、静电感应晶体管(SIH)、功率场效应管(MOSFET)、场控晶闸管(MCT)及绝缘栅型双极性晶体管(IGBT)等新型快速大容量功率开关器件相继问世;PWM调制技术、微机控制技术,以及数字信号处理技术都取得了长足的进步。这些都极大地促进了有源电力滤波技术的发展,使有源电力滤波器真正进入了工业实用阶段。1986年,日本的Komasugi和Imura研制出1套用于三相整流器补偿的电流补偿器,可补偿19次以下的高次谐波。1991年,南非的Enslin和Wyk研制出综合补偿系统。经过20多年的研究和探索,APF技术得到了长足的发展,越来越多的APF 投入了运行,不论从实现功能还是运行功率上都有明显的改善。
      作为改善供电质量的一项关键技术,目前有源电力滤波器在美国、日本等发达工业国家已广泛用于国民经济的各个生产部门,并且谐波补偿的次数逐步提高,单机装置的容量也逐步提高,其应用领域正从补偿用户自身的谐波向改善整个电力系统供电质量的方向发展。其中在日本,已投入使用的APF从50kVA到60MVA功率范围越来越宽,从谐波补偿到抑制闪变和电压调节应用功能越来越丰富。目前有源滤波器已用在提高电能质量,解决三相电力系统中终端电压调节、电压波动抑制、电压平衡改善以及谐波消除和无功补偿等问题上。
      有源滤波器的基本思想是通过电流互感器检测负载电流,并通过内部DSP计算,提取出负载电流中的谐波成分,然后通过PWM信号发送给内部IGBT,控制逆变器产生一个和负载谐波电流大小相等,方向相反的谐波电流注入到电网中,达到滤波的目的。
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