弧焊逆變電源中有源與無源濾波介紹

濾波干擾是影響弧焊逆變電源工作的主要原因之一，其不僅影響著電路的工作效率，甚至還可能導致危險情況出現。因此，對于弧焊逆變電源的諧波抑制就顯得異常重要。

無源濾波器

傳統的諧波抑制和無功功率補償的方法是電力無源濾波技術，又稱間接濾除法，即使用電力電容器等無源器件構成無源濾波器，與需要補償的非線性負載并聯，為諧波提供一個低阻通路，同時提供負載所需的無功功率。具體而言是將畸變的50Hz正弦波分解成基波及相關的各次主諧波成分，然后采用串聯的諧振原理，將由L、C(或者還有R)組成的各次濾波支路調諧(或偏調諧)到各主要諧波頻率形成低阻通道而將其濾除。它是在已產生諧波的情況下，被動地防御，減輕諧波對電氣設備的危害。

無源濾波方案成本低，技術成熟，但是也存在以下不足：

(1)濾波效果受系統阻抗的影響;

(2)由于其諧振頻率固定，對于頻率偏移的情況效果不好;

(3)與系統阻抗可能發生串聯或并聯諧振，造成過負荷。

在中小功率場合，正逐步被有源濾波器所替代。

有源濾波器(ActiveFi1ter，簡稱AF)

早在20世紀70年代初，就有學者提出有源功率濾波器的基本原理，但由于當時缺乏大功率開關元件和相應的控制技術，只能用線性放大器等方法產生補償電流，存在著效率低、成本高、難以大容量化等致命弱點而未能實用化。隨著電力半導體開關元件性能的提高，以及相應的PWM技術的發展，使得研制大容量低損耗的諧波電流發生器成為可能，從而使有源濾波技術走向實用化，當系統中出現諧波發生源時，用某種方法產生一個和諧波電流大小相等、相位相反的補償電流，且和成為諧波發生源的電路并聯連接來抵消諧波發生源的諧波，使直流側的電流僅為基波分量，不含有諧波成分。

當諧波發生源產生的諧波不能被預計出是何種高次諧波電流，且隨時發生變化時，則必須從負載電流il中檢測出諧波電流ih信號，經檢測后的諧波電流ih信號，經過調制器進行調制，并按制定的方法轉換為開關方式控制電流逆變器工作方式，使電流逆變器產生補償電流ifm并注入到電路中，以便抵消諧波電流ih逆變主電路一般采用DC/AC全橋式逆變器電路，其中的開關元件可用GTO、GTR、SIT或IGBT等大功率可控型電力半導體元件，借助開關元件的通斷，控制輸出電流波形，產生所需的補償電流。

電力有源濾波器作為抑制電網諧波和補償無功功率，改善電網供電質量最有希望的一種電力裝置，與無源電力濾波器相比，具有以下優點：

(1)實現了動態補償，可對頻率和大小都變化的諧波以及變化的無功功率進行補償，對補償對象的變化有極快的響應。

(2)可同時對諧波和無功功率進行補償，且補償無功功率的大小可做到連續調節。

(3)補償無功功率時不需儲能元件，補償諧波時所需儲能元件容量也不大。

(4)即使補償對象電流過大，電力有源濾波器也不會發生過載，并能正常發揮補償作用。

(5)受電網阻抗的影響不大，不容易和電網阻抗發生諧振。

(6)能跟蹤電網頻率的變化，故補償性能不受頻率變化的影響。

(7)既可對一個諧波和無功功率單獨補償，也可對多個諧波和無功功率集中補償。