諧波抑制的工程設計方法探討

(3)高次諧波抑制指標。根據《電能質量公用電網諧波》的規定，確定各次諧波電壓畸變率和注入相應電壓等級電網的諧波電流允許值。

LC濾波器結構簡單，吸收諧波效果明顯。但由于其結構原理上的原因，在應用中存在著難以克服的缺陷：

(1)僅對固有頻率的諧波有較好的補償效果，當

諧波成份變化時補償效果差；

(2)補償特性受電網阻抗的影響很大；

(3)在特定頻率下，電網阻抗和LC濾波器之間

可能會發生并聯諧振，使該頻率的諧波電流被放大；或者發生串聯諧振，使電網側可能存在的諧波電壓向LC濾波器注入較大的諧波電流；

(4)當接在電網中的其他諧波源未采取濾波措施時，其諧波電流可能流入該濾波器，造成過載。

而有源濾波器能對變化的諧波進行迅速的跟蹤補償，基本上克服了LC濾波器的上述缺點。

5有源濾波器的應用

隨著功率電子器件和PWM技術的發展，基于瞬時無功功率理論的諧波電流瞬時檢測法的提出，使有源濾波器得到迅速發展。

前述可知，LC濾波器實際上是由濾波電容器和電抗器組成的、對某些或某次諧波呈低阻抗諧振支路，濾除這些諧波。而有源濾波器與LC濾波器的最大區別在于它是一種向系統注入補償諧波電流，以抵消非線性負荷所產生的諧波電流的能動式濾波裝置。它能對變化的諧波進行迅速的動態跟蹤補償，且補償特性不受系統阻抗影響。其結構上由靜態功率變流器構成，具有半導體功率器件的高可控性和快速響應能力。

圖5有源濾波器工作原理

有源濾波器的工作原理如圖5所示。

負載電流IL按傅里葉級數可展開為：

IL=ΣInsin(nωt＋θn)

=I1cosθ1sinωt＋I1sinθ1cosωt＋ΣInsin(nωt＋θn)

=I1p＋I1q＋In(5)

式中：I1p為負載基波有功電流；

I1q為負載基波無功電流；

In為高次諧波電流。

將濾波器并聯連接在諧波發生源和電源之間，Is=IL＋IF。控制有源濾波器的輸出電流IF=－In，電源側電流則為只含基波分量的正弦波形。即：有源濾波器產生一個與負載諧波電流幅值相等、相位相反的電流注入負載電流IL流經的線路中，將負載諧波抵消，使之不流入電網。由式(5)可知，有源濾波器還可同時補償無功，即使IF=－I1q－In，IS=－I1p，從而提高系統功率因數。

有源濾波器的基本結構由諧波電流檢測、控制電路、PWM逆變器、直流電源及注入變壓器等部分組成。根據逆變器儲能元件不同，可將有源濾波器分為電流型和電壓型兩種。電流型有源濾波器儲能元件為電感，由于其運行損耗較大，對儲能電感的充電控制較復雜，因而使其應用受到限制；電壓型有源濾波器儲能元件為電容，具有損耗小，易于控制等優點而得到普遍應用。電壓型有源濾波器工作過程是由電容器構成儲能直流電源，逆變器根據檢測信號產生PWM輸出電壓，將儲存在電容器中直流電能轉變成所需頻率和波形的補償電流，經隔離變壓器注入線路中。PWM逆變器同時兼有向電抗器或電容器提供直流電能的功能。這個過程直接受諧波電流補償量檢測及控制電路的控制。

有源濾波器具有以下特點：

(1)該裝置是一個諧波電流源，它的接入對系統

阻抗不會產生影響；

(2)系統結構發生變化時，該裝置不存在產生諧

振的危險，不影響補償性能；