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关于有源滤波无功补偿柜的介绍

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关于有源滤波无功补偿柜的介绍

发布日期:2019-01-02 作者: 点击:

有源滤波柜又称有源滤波装置。它是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置,它能够对大小和频率都变化的谐波以及变化的无功进行补偿。主要用于通信行业、半导体行业、石化行业、化纤行业、钢铁/中频加热行业、汽车制造业、医院系统、剧场、体院馆等。

一、谐波和无功功率问题的产生、危害及研究的意义

在工业和生活用电负载中,阻感负载占有很大的比例。阻感负载必须吸收无功功率才能正常工作,这是由其本身的性质所决定的,异步电动机、变压器等都是典型的阻感负载。电力系统中的无功功率大部分是被异步电动机和变压器所消耗。电网中的电抗器和架空线也要消耗一部分无功功率。各种相控装置,如相控整流器、相控交流功率调整电路和周波变流器,在工作时基波电流滞后于电网电压,要消耗大量的无功功率。

系统电网中产生谐波电流的负载主要是各种电力电子装置、变压器、电弧炉和荧光灯等。在电力电子装置大量应用之前,谐波电流主要来自是电力变压器的励磁电流。在电力电子装置大量应用之后,它成为谐波的最主要来源。

无功功率的增大对电力系统产生严重影响,它使电网视在功率增加,使发电机、变压器和输电线容量的增大。无功功率的增加使电力系统总电流增大,电力设备和线路的损耗也随之增加。电力系统中无功功率的盈亏,还影响到电网电压的高低。冲击性的无功功率会使电网电压产生剧烈的波动,严重影响供电质量。

对谐波问题的研究和治理具有重要的意义,这不只是因为谐波的危害十分严重,还在于其对电力电子技术自身发展的影响。电力电子技术是未来科学技术发展的重要支柱。


二、有源电力滤波装置的分类和特点

有源电力滤波装置是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置,它能对大小和频率都变化的谐波及变化的无功进行补偿,其应用克服了 LC 无源滤波装置等传统谐波抑制和无功补偿方法的缺点。有源电力滤波装置可分为两大部分,谐波电流检测电路和补偿电流控制电路。谐波电流检测电路实时检测出负载中的谐波电流,据此由补偿电流控制电路得出指令信号控制变流器产生需要的补偿电流。根据有源电力滤波装置的变流器接入电网的方式,可以分为并联型和串联型两大类。这两大类又分别包含不同的类型,每种类型各具特点,因而其工作原理和特性也有差别。根据直流侧储能元件的不同,又可以分为电压型有源电力滤波装置和电流型有源电力滤波装置。下面对几种主要类型的有源电力滤波器的结构和特点进行介绍。

1。并联型有源电力滤波装置

并联型有源电力滤波器是最早使用的一类有源电力滤波装置,

由于过去全控型电力电子器件价格高、容量小、速度慢、耐压等级低,所以其补偿容量一直比较小。经过多年的发展,为尽量发挥有源电力滤波装置的特长,提高其性能,并尽量减小其容量,人们陆续提出了串联混合型、并联混合型等多种结构的有源电力滤波装置。

1)单独使用的并联型有源电力滤波装置

变流器和与其相连的电感、直流储能元件共同组成有源电力滤

波装置的主电路。与主电路并联的小容量一阶高通滤波器(或采用二阶高通滤波器)是用于滤除补偿电流中由于电力电子器件的高速开关动作而产生的谐波。

由于主电路与负载并联接入电网,所以称为并联型。补偿电流基本上全是由有源电力滤波装置提供,所以是单独使用的方式。这是并联型有源电力滤波装置的最基本形式,也是应用最广泛的一种。它可以用于补偿谐波电流,补偿无功功率,补偿三相不对称电流,补偿供电电压波动等。只要采用适当的控制方法,这种有源电力滤波装置还可以达到多种补偿任意组合的目的。单独使用的有源电力滤波装置要取得较好的补偿效果一般要求容量做的比较大。

2)与无源滤波器并联使用的方式

这种方式是为了减小滤波器容量而提出的,其基本思想是有源电力滤波装置和无源滤波器与谐波源并联在电网中,利用无源滤波器分担一部分补偿电流。

无源滤波器可以设计成高通滤波器,一方面可以消除有源电力滤波装置产生的开关谐波,另一方面可以滤除负载中的高次谐波。虽然无源滤波器只分担了补偿高次谐波的任务,对降低有源电力滤波装置的容量起不了明显的作用,但它可以使有源电力滤波装置中电力电子器件开关频率的要求降低,因而实现大容量相对容易了一些。

无源滤波器也可以包括多组单调谐滤波器及高通滤波器,这样可以承担绝大部分补偿任务。有源电力滤波装置的作用只是改善整个系统的性能,所需的容量可以大大的降低。虽然理论上无源滤波器有和电网阻抗发生谐振的可能,但在并联混合方式中,只要对有源电力滤波装置进行有效的控制,是可以抑制谐振发生的。

3)与无源滤波器串联使用的方式

是一种减小有源电力滤波装置容量的组合方式。在这种方式中,谐波和无功功率主要由无源滤波器补偿,有源电力滤波装置的作用是改善无源滤波器的滤波特性,克服无源滤波器易受电网阻抗影响,易与电网阻抗发生谐振的缺点。有源电力滤波装置只承担一部分电网电压,因此其容量很小。


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