雖然無源濾波補(bǔ)償裝置具有投資少、效率高、結(jié)構(gòu)簡單及維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)階段廣泛用于配電網(wǎng)中，但由于無源濾波補(bǔ)償裝置特性受系統(tǒng)參數(shù)影響大，只能消除特定的幾次諧波，而對(duì)某些次諧波會(huì)產(chǎn)生放大作用，甚至諧振現(xiàn)象等因素，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，將濾波研究方向逐步轉(zhuǎn)向有源電力濾波器（ACTIVEPOWERFLITER，縮寫為APF）。
有源電力濾波器即利用可控的功率半導(dǎo)體器件向電網(wǎng)注入與諧波源電流幅值相等、相位相反的電流，使電源的總諧波電流為零，達(dá)到實(shí)時(shí)補(bǔ)償諧波電流的目的。它與無源濾波器相比，有源電力濾波器有以下特點(diǎn)：
1.諧波治理范圍廣且精度高
無源濾波器僅能濾除特定次數(shù)的諧波（如 5、7、11 次），對(duì)非目標(biāo)次數(shù)諧波無抑制作用，甚至可能放大某些諧波。有源電力濾波器可通過實(shí)時(shí)檢測(cè)負(fù)載電流諧波分量，動(dòng)態(tài)生成反向補(bǔ)償電流，能同時(shí)濾除 2~50 次及以上寬頻段諧波，補(bǔ)償精度可達(dá)電流總諧波畸變率（THDi）≤5%，適用于非線性負(fù)載復(fù)雜的場(chǎng)景（如變頻器、電弧爐）。
2.無功補(bǔ)償靈活且可控
無源濾波器的無功補(bǔ)償容量固定，僅能在設(shè)計(jì)工況下實(shí)現(xiàn)較好補(bǔ)償，負(fù)載變化時(shí)易出現(xiàn)過補(bǔ)償或欠補(bǔ)償，導(dǎo)致電網(wǎng)電壓波動(dòng)。有源電力濾波器可根據(jù)負(fù)載無功需求連續(xù)調(diào)節(jié)補(bǔ)償容量，兼顧容性和感性無功補(bǔ)償，響應(yīng)速度快，能適應(yīng)負(fù)載的動(dòng)態(tài)變化。
3.無諧振風(fēng)險(xiǎn)
無源濾波器由電容、電感串聯(lián) / 并聯(lián)組成，其固有諧振頻率若與電網(wǎng)或負(fù)載的諧波頻率接近，易引發(fā)并聯(lián)諧振或串聯(lián)諧振，導(dǎo)致諧波放大、設(shè)備過載甚至損壞。有源電力濾波器基于電力電子變流器工作，與電網(wǎng)阻抗無諧振耦合關(guān)系，從根本上避免了諧振風(fēng)險(xiǎn)，運(yùn)行穩(wěn)定性更高。
4.響應(yīng)速度快
無源濾波器的補(bǔ)償響應(yīng)時(shí)間受電感、電容的充放電特性限制，通常在毫秒級(jí)到秒級(jí)。有源電力濾波器通過檢測(cè)電路和控制算法實(shí)時(shí)運(yùn)算，補(bǔ)償電流的生成響應(yīng)時(shí)間可低至微秒級(jí)，能快速跟蹤負(fù)載諧波的突變，適用于沖擊性、波動(dòng)性負(fù)載（如電焊機(jī)、電梯）。
5.占地面積小，安裝便捷
無源濾波器的電感、電容元件體積大、重量重，尤其是大容量無源濾波裝置，需要單獨(dú)的配電室和較大安裝空間。有源電力濾波器采用模塊化設(shè)計(jì)，核心部件為電力電子器件和控制單元，體積僅為同容量無源濾波器的 1/3~1/5，可壁掛或柜式安裝，無需大規(guī)模土建改造，適配老舊廠區(qū)的改造項(xiàng)目。
6.不影響電網(wǎng)阻抗特性
無源濾波器接入電網(wǎng)后，會(huì)改變局部電網(wǎng)的等效阻抗，可能影響其他電力設(shè)備的正常運(yùn)行，且多組無源濾波器并聯(lián)時(shí)，阻抗匹配難度大。有源電力濾波器呈現(xiàn)高阻抗特性，對(duì)電網(wǎng)阻抗的影響小，可多臺(tái)并聯(lián)擴(kuò)容，無需考慮阻抗匹配問題，組網(wǎng)靈活性強(qiáng)。
7.具備負(fù)序電流補(bǔ)償能力
三相不平衡負(fù)載會(huì)產(chǎn)生負(fù)序電流，導(dǎo)致電網(wǎng)三相電壓不平衡，影響電機(jī)等設(shè)備的效率和壽命。傳統(tǒng)無源濾波器無負(fù)序補(bǔ)償功能，而有源電力濾波器可通過控制算法分離負(fù)序電流分量，生成反向負(fù)序補(bǔ)償電流，有效抑制三相不平衡，提升電網(wǎng)電能質(zhì)量。
8.智能化程度高，運(yùn)維簡單
有源電力濾波器內(nèi)置智能檢測(cè)和控制模塊，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電網(wǎng)電壓、電流、諧波含量、補(bǔ)償效果等參數(shù)，支持遠(yuǎn)程通信（如 RS485、以太網(wǎng)），便于接入電力監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)集中管理。無源濾波器的元件易老化（如電容介質(zhì)損耗增大、電感線圈銹蝕），需要定期檢測(cè)諧振頻率和補(bǔ)償容量，運(yùn)維成本高；而有源電力濾波器的電力電子器件壽命長，故障自診斷功能可及時(shí)預(yù)警，運(yùn)維工作量大幅減少。
9.適應(yīng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)能力強(qiáng)
無源濾波器的補(bǔ)償效果受電網(wǎng)電壓影響較大，當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)超過設(shè)計(jì)范圍時(shí)，濾波和補(bǔ)償性能會(huì)下降。有源電力濾波器具有寬電壓適應(yīng)范圍（通常為額定電壓的 ±20%），在電網(wǎng)電壓波動(dòng)、畸變的情況下，仍能穩(wěn)定輸出補(bǔ)償電流，保證治理效果不受影響。
上海華坤電器成立于2003年，是一家專注于電力電子及一體化解決方案的國家技術(shù)企業(yè)、軟件企業(yè)?？偛课挥谏虾Ｊ蟹钯t區(qū)浦衛(wèi)公路九鼎產(chǎn)業(yè)園。 公司產(chǎn)品主要為國家“智能電網(wǎng)”服務(wù)，致力于應(yīng)用型電力電子技術(shù)，挖掘電力能源的應(yīng)用效率和潛力。在分布式微網(wǎng)、金融數(shù)據(jù)中心、通訊、汽車、航空航天以及軌道交通、冶金、化工、市政、民用建筑等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。公司堅(jiān)持創(chuàng)新和產(chǎn)學(xué)研合作并舉，與國內(nèi)知名大學(xué)和專業(yè)研究所緊密合作，不斷推陳出新。通過保持產(chǎn)品的技術(shù)優(yōu)勢(shì)、追求完美的質(zhì)量，打造的電子電力研發(fā)技術(shù)平臺(tái)，為創(chuàng)造精確穩(wěn)定、綠色環(huán)保的電力電子節(jié)能裝置及智能化電力系統(tǒng)而砥礪前行。
返回頂部