混合型有源滤波器无源网络分析

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1、混合型有源电力滤波器无源网络分析王建王海涛（山东山大华天科技股份有限公司，山东，济南250101）摘要：针对谐波治理问题，介绍混合型有源电力滤波器的工作原理，主要讨论混合型有源滤波器无源网络对整机滤波效果的影响。关键词：电能质量；电力谐波；调谐频率；无源网络ABSTRACT:TosolvetheprobIemofharmoniccontroI,theoperatingprincipIeofhybridactivepowerfiItersisintroduced,andthepassivenetworkofhybridactivepowerfi

2、lters'impacttothewhoIefilterproductivityisprimariIydiscussed.Keywords:powerquaIity;powerharmonic;tuningfrequency;passivenetwork1.引言随着现代工业技术的不断发展，不断有新的电力电子装置和其他非线性负荷接入电网,造成大量电力谐波污染，导致电能质量口益恶化。混合型有源电力滤波器就是结合有源滤波器（APF）和无源滤波器（PPF）,兼顾APF性能好和PPF造价低等优点，提高谐波补偿系统的性价比。2•混合型有源电力滤波器的结构

3、和工作原理混合型有源电力滤波器的基本结构如下图（1）,它将APF和PPF通过耦合变压器串联后与非线性负载并联。PPF是APF的一个注入网络，用PPF代替原有的电感，和电容器串接构成无源网络，该PPF对谐波电流呈现低阻抗，容易注入，对基波阻抗较人，承担了绝大部分的基波电压，可以大大降低有源部分的容量。通过实时检测负载的谐波电流，主动跟踪产生等幅反相的谐波电流，并经过无源网络注入电网，实现谐波补偿（抵消）。仃源滤波閹图(1)混合滤波器的基本结构3•混合型有源电力滤波器无源网络对滤波效果的影响无源网络的设计对整个滤波器系统的性能好坏起着重要的作用，

4、它主要给注入的谐波电流提供一个低阻抗的谐波通道，保证APF的谐波功率很小；在合理实现无功补偿的情况下，能够提供较高的基波阻抗，减少APF承担的基波相关功率。3.1无源网络构成特点混合型滤波器无源网络由多组单调谐滤波器组合，吸收谐波源产生的谐波电流和兼顾无功补偿的需要。基本原理是通过设计无源网络电感、电容的参数，使滤波器在所要滤除主要特征次谐波频率处呈现很小的谐波阻抗，为负载谐波电流提供一个明显低于电网内阻的低阻抗分流通路，来抑制注入电网中的谐波电流。其原理图如2(a),谐波阻抗特性如2(b)所示。(a)电路原理图(b)阻抗频率特性图(2)单调

5、谐滤波器滤波器对特征次谐波的阻抗为Z/,f=R/n+j(n©L-丄)no)cC在调谐频率处，谐波阻抗Z彷最小，n©L-二0,即Z向二R广，为纯电阻，该次fna)Cpfn谐波主要由R/”来分流吸收。而对其它次谐波如果谐波频率小于调谐频率，滤波器呈容性；如果谐波频率大于调谐频率，滤波器呈感性。3.2无源网络设计时调谐支路谐振点的偏差对滤波效杲的影响在无源网络设计时，当调谐支路谐振点偏离谐振频率时，

6、Z加

7、增加很快，所以该谐振频率两侧谐波不能被大量的分流和吸收。设计时只要将调谐支路的谐振次数设定为需要滤除的谐波次数，则该次谐波通过谐振支路大量流入滤

8、波器，起到滤除该次谐波的冃的。如果谐振支路的谐振点发生偏差，对滤波器的滤波效果会产生一定的影响。通过对混合型有源滤波器系统进行建模仿真,根据公式fn=2nVLC改变无源网络调谐支路的电感和电容值，将谐振点上下偏移，分析其对整机滤波效果的影响。混合型有源滤波器建模图如下图（3），包括•配电系统，三相整流负载，混合滤波器有源控制部分和无源网络部分，通过改变无源网络电容值和电感值，來调整无源网络各个支路1）更改各个无源支路中电抗器的电感量，在其电感量正负偏差30%范围内，进行多组数据的仿真实验，当其电感暈改变时，调谐频率发生偏移，在不同调谐频率处，

9、配电系统的滤波效果受到不同程度的影响，具体数据如下图（4）所示。20.00%18.00%16.00%电抗器电感量偏差对滤波效果影响*04%12.94%14.00%12.00%10.00%8.00%6.00%4.00%2.00%10.06%6.64%3.78%10.03%7.94%6.04%3.93%亭曆斥盾/①少住导炉电感量偏差％图(4)不同屯感量偏差时滤波效果通过仿真结果可以看出，当电感量改变吋，滤波器的滤波效果变差，在正常情况下配电系统谐波剩余含量为1.8%左右，随着电感量正负偏差的增加，配电系统剩余谐波含量不断增大。2)更改各个无源支路

10、中电容器的容值，在其电容容值正负偏差30%范围内，进行多组数据的仿真实验，当其电容容值改变时，调谐频率同样会发牛偏移，在不同调谐频率处，滤波器的滤波效果受到不同程度