引言
近年来,随着越来越多的电力电子设备及非线性、冲击性设备的广泛应用,电网中的谐波污染日趋严重。谐波的出现不仅使电能生产、传输和利用的效率降低,而且还会破坏或影响周围用电设备的正常工作,干扰无线电通讯,从而造成人所共识的危害。因此,对谐波的抑制及滤除日益引起人们的关注。
抑制谐波主要有两个基本措施:一是对电力电子装置进行改造,尽量减少谐波的产生;二是安装谐波补偿装置来补偿谐波,或者安装滤波装置将谐波滤除。目前国内在配电网这级用于抑制谐波和调节无功的传统方法是采用由电抗器和电容器组成的无源滤波器(Passive Filter,缩写为PF),但该虑波器一般只适用于补偿固定频率的谐波,其针对性较强,滤波效果会受到电网阻抗和运行状态的影响,严重时甚至会和电路中其它元件发生谐振,从而造成谐波的放大。为了克服无源滤波(PF)的缺点,自上世纪80年代以来,人们提出了有源滤波(Active Power Filter,缩写为APF)的设计概念。如果将两者结合起来一起应用,就构成了本文所提出的混合滤波,即混合滤波器。混合滤波器可以分为并联混合滤波器和串联混合滤波器两种类型,本文只针对并联混合滤波器进行研究和分析。
1、并联混合滤波器的基本原理
图1为并联混合滤波器的原理图。图中的非线性负载为主要谐波源,它产生谐波并消耗无功功率。并联混合滤波装置中的有源滤波部分为整个电路的核心,它通过连接电感与输电线路进行连接,其内部又分为两大部分:一部分用于检测补偿对象的电压和电流,并经过相应的运算计算出电路谐波和无功电流分量,有时候又称为谐波和无功电流检测电路;另一部分为补偿电流发生电路,主要根据检测电路检测出的相应信号得出相应的指令信号,从而产生实际的补偿电流。目前的有源滤波器主电路均采用PWM变流器。无源滤波部分只对特定次数的谐波进行滤除,本文主要分析电路中存在的5次、7次和11次谐波。