有源滤波器在各个领域的应用越来越广泛。
电气化铁道牵引供电系统整流型电力机车的逐渐广泛使用,使得电力系统的供电质量越来越差,消除电力系统谐波及提高功率因数显得越来越迫切。
电气化铁道谐波和无功的危害
高次谐波倒流入电网,将严重影响电力系统的供电质量,造成严重危害。其主要表现归纳为:
(1)谐波使电网中的元件产生附加的谐波损耗,降低发电、输电和用电的效率;
(2)谐波电流在输电线路阻抗上的压降会使电网电压发生畸变,影响各种电气设备的正常工作;
(3)谐波电流在输电线路阻抗上的压降会使电网电压发生畸变,影响各种电气设备的正常工作;
(4)谐波会引起电网中局部的并联谐振和串联谐振,使谐波放大,从而使(1)和(3)的危害大大增加,甚至引起严重事故;
(5)谐波会导致继电保护和自动装置的误动作,并会使电气测量仪表计量不准确;
(6)谐波会对通信电路造成干扰。
目前,治理电气化铁道谐波的方法分为主动型和被动型两种。所谓主动型就是设法使电力机车少产生或不产生谐波。所谓被动型就是在母线上装设谐波补偿装置。因此,装设谐波补偿装置将是治理电铁谐波的主要方式。
装设谐波补偿装置的方法有两种,一种是采用由电容、电感和电阻构成的无源电力滤波器(Passive Power Filter,简称PPF);另一种是采用主要由大功率电力电子器件构成的有源滤波器(Active Power Filter,简称APF)。
1976年,L·Gyugi提出了用PwM逆变器构成有源滤波器。与PPF相比,有源滤波器具有如下优点:
(1)有高度可控制和快速响应特性;
(2)能跟踪补偿各次谐波;
(3)能自动产生所需变化的无功功率;
(4)其特性不受系统影响;
(5)有源滤波器不会与电路发生谐振,无谐波放大危险;
(6)相对体积和重量都较小。
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