有源滤波器ppt课件.ppt

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1、有源电力滤波器的技术现状和发展华北电力大学石新春教授1APF的发展有源电力滤波器（ActivePowerFilter）APF是一种新型的电力电子装置，其基本思想是从补偿对象中检测出谐波电流等分量，由补偿装置产生一个与该分量大小相等而极性相反的补偿电流分量，抵消谐波电流分量从而使流入电网的电流只含有基波分量。它具有动态相应快、补偿功能多样且补偿特性不受电网阻抗影响的特点，克服了传统LC滤波器和无功补偿方法的缺点，是谐波抑制的一个重要发展方向。2APF的发展早期使用的LC无源滤波器，根据LC的串联谐振原理，为谐波提供一个低阻通路，将其旁路，同时提供一定的基波无功补偿。特点：构造简单，一直以来被广泛

2、使用，但是其补偿固定频率的谐波，补偿特性容易受电网阻抗和运行状态的影响，容易使系统发生谐振。3APF的发展有源滤波器的发展经历的几个阶段：最初于1969年出现在B.M.Bird和J.F.Marsh发表的论文中，提出向交流电网注入三次谐波电流来减少电源电流中的谐波成分。1971年日本长岗科技大学H.Sasaki和T.Machida发表的论文中首次完整的描述了有源电力滤波器的基本原理。1976年美国西屋电气公司的L.Gyugyi等人提出用四象限PWM变流器构成有源滤波器，并且讨论了APF的实现方法和控制原理，确立了有源电力滤波器的基本概念。4APF的发展20世纪80年代，两大因素促进了有源电力滤波

3、器的研究进展。一是大功率可关断器件的研制和应用，如GTO和IGBT的应用，性价比不断提高，使大功率逆变器生产成为可能；二是1983年H.Akagi等人提出的“三相电路瞬时无功功率理论”，为三相系统畸变电流的实时检测提供了理论依据。随后，H.Akagi等又研制出7kV·A的APF，使APF开始进入工业应用阶段5APF的发展20世纪80年代末至今，APF一直是电力电子技术领域的研究热点之一，关于APF的论文在国际刊物和学术会议上不断发表，这些论文从APF的主电路结构、谐波电流检测、电流跟踪控制等方面进行研究和改进。为适应不同的补偿对象和实现补偿的多功能化，先后提出了并联型结构、串联型结构和混合型结

4、构等。6APF的发展APF在国外已经进入工业实用化阶段。世界上APF的主要生产厂家有日本三菱电机公司、美国西屋电气公司、德国西门子公司等。APF技术在日本已经成熟，已有1000多台投入市场，容量越来越大，已经发展到MV·A等级，功能也越来越丰富，除补偿谐波外，还补偿基波无功、平衡三相电压，抑制电压波动和闪变等功能7APF的发展我国有源滤波器的研究起步较晚，直到20世纪80年代末才有论文发表。20世纪90年代以来一些高校和研究机构开始进行APF的研究，以理论和实验为主。未能在我国工业领域广泛应用。我国实际应用并经过鉴定的是北京电力科学研究院和冶金科学研究院共同研制的用于380V三相系统的50kV

5、·A有源电力滤波器。西安交通大学已经研制成功120kV·A试验样机。随着电力电子及相关技术的发展以及电力市场的形成，电能质量越来越受到人们的关注，因此APF有着良好的发展前景和技术经济效益。8APF的基本结构和原理有源电力滤波器原理9APF的基本结构和原理有源电力滤波器的技术特点：1）优点a、补偿性能好有源电力滤波器不会与系统发生谐振，滤波效果较稳定。b、动态性能好有源电力滤波器适合用于负载谐波电流有较大的动态变化的场合，滤波器滤除谐波的效果不会变差。c、适应能力强与无源滤波器的工程性质的设计不同，有源电力滤波器即可针对具体工程进行专门设计，也可象其它电气产品一样规格化设计、生产，以便于推广应

6、用。d、体积小有源电力滤波器中没有无源滤波器中的电力电容器与电阻器，从而使体积减小，占地面积减小。10APF的基本结构和原理2）缺点有：a、逆变器容量大由于交流电源电压直接加到逆变器上，要实现大容量的谐波补偿或实现有源电力滤波器补偿功能的多样性，需要有源电力滤波器逆变器具有较大的容量。b、成本高由于较大的逆变器容量，需选用造价较高的大容量电力电子器件和相应的驱动电路，使得有源电力滤波器的成本大大增加。c、模拟式谐波电流检测电路的误差有源电力滤波器谐波电流检测电路中器件参数的分散性以及调试误差等，将影响谐波电流检测精度，从而影响有源电力滤波器的补偿效果。11APF的基本结构和原理按照联结方式确定

7、APF的种类1.并联型APF2.串联型APF3.串并联型APF4.混合型APF按照储能元件确定APF的种类电压型APF（储能元件为电容）电流型APF（储能元件为电感）12APF的基本结构和原理13并联型APF与系统并联，可等效为一受控电流源。适用于电流源型非线性负载的谐波电流抵消、无功补偿及平衡三相系统中的不平衡电流等在技术上较为成熟，是一种应用比较广泛的有源滤波拓扑结构并联型有源滤波器14串联型