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图6 为补偿负荷谐波的电流波形和PWM电压
4.2 串联APF
串联型APF是从1980年未引用于电网的,它主要作为电压调节器及电网与非线性负荷之间的谐波隔离器而工作的。图7为串联APF的接线图,通过匹配变压器将APF串联于电源和负荷之间,以消除电压谐波、平衡或调正负荷的端电压,可确保用户供电的电压质量,尤其适合于补偿交流电源及小功率应用中的电压不平衡与电压的下陷。因不需能量贮备(蓄电池),元器件的总定额较小,对UPS更为经济有效。串联APF注入与电源电压串联的电压分量,故可视为一可控的电压源,补偿负荷侧的电压下陷和上凸。但串联型APF损耗较大,且各种保护电路也较复杂,故很少单独使用。经常用它与无源LC滤波网络组成混合型APF。如图 7所示,无源LC滤波器与负荷并联,串联型APF的工作如同一台谐波隔离器,迫使负荷电流谐波主要通过无源滤波器循环,而不经过配电系统。此方案的优点是:串联APF的额定功率仅为负荷定额(KVA)的一小部分,通常为5%。但在电压补偿时,串联APF的视在功率定额可能增加。图8是串联滤波器为补偿负荷侧电压谐波的工作原理图。串联APF还可用于抗基波电压的干扰。图9所示为电源电压偶然跌落时串联APF所起的作用。如图8所示,负荷电压几乎保持恒定,仅在电源电压跌落的起始和最后瞬间,出现了很小的不稳定和振荡。
图7 带并联无源滤波器的串联型APF拓扑
图8 用于补偿电压干扰的滤波器电压