無(wú)源濾波器:這種電路主要有無(wú)源元件R、L和C組成。
有源濾波器:集成運(yùn)放和R、C組成,具有不用電感、體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)。
集成運(yùn)放的開(kāi)環(huán)電壓增益和輸入阻抗均很高,輸出電阻小,構(gòu)成有源濾波電路后還具有一定的電壓放大和緩沖作用。但集成運(yùn)放帶寬有限,所以目前的有源濾波電路的工作頻率難以做得很高。
一、無(wú)源濾波裝置
該裝置由電容器、電抗器,有時(shí)還包括電阻器等無(wú)源元件組成,以對(duì)某次諧波或其以上次諧波形成低阻抗通路,以達(dá)到抑制高次諧波的作用;由于SVC的調(diào)節(jié)范圍要由感性區(qū)擴(kuò)大到容性區(qū),所以濾波器與動(dòng)態(tài)控制的電抗器一起并聯(lián),這樣既滿足無(wú)功補(bǔ)償、改善功率因數(shù),又能消除高次諧波的影響。
國(guó)際上廣泛使用的濾波器種類有:各階次單調(diào)諧濾波器、雙調(diào)諧濾波器、二階寬頗帶與三階寬頻帶高通濾波器等。
1)單調(diào)諧濾波器:一階單調(diào)諧濾波器的優(yōu)點(diǎn)是濾波效果好,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單;缺點(diǎn)是電能損耗比較大,但隨著品質(zhì)因數(shù)的提高而減少,同時(shí)又隨諧波次數(shù)的減少而增加,而電爐正好是低次諧波,主要是2~7次,因此,基波損耗較大。二階單調(diào)諧濾波器當(dāng)品質(zhì)因數(shù)在50以下時(shí),基波損耗可減少20~50%,屬節(jié)能型,濾波效果等效。三階單調(diào)諧濾波器是損耗最小的濾波器,但組成復(fù)雜些,投資也高些,用于電弧爐系統(tǒng)中,2次濾波器選用三階濾波器為好,其它次選用二階單調(diào)諧濾波器。
2)高通(寬頻帶)濾波器,一般用于某次及以上次的諧波抑制。當(dāng)在電弧爐等非線性負(fù)荷系統(tǒng)中采用時(shí),對(duì)5次以上起濾波作用時(shí),通過(guò)參數(shù)調(diào)整,可形成該濾波器回路對(duì)5次及以上次諧波的低阻抗通路。
二、有源濾波器
雖然無(wú)源濾波器具有投資少、效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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,但由于濾波器特性受系統(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,人們將濾波研究方向逐步轉(zhuǎn)向有源濾波器(Active PowerFliter,縮寫為APF)。
APF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(wú)源濾波器相比,有以下特點(diǎn):
a.不僅能補(bǔ)償各次諧波,還可抑制閃變,補(bǔ)償無(wú)功,有一機(jī)多能的特點(diǎn),在性價(jià)比上較為合理;
b.濾波特性不受系統(tǒng)阻抗等的影響,可消除與系統(tǒng)阻抗發(fā)生諧振的危險(xiǎn);
c.具有自適應(yīng)功能,可自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償變化著的諧波,即具有高度可控性和快速響應(yīng)性等特點(diǎn)。