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有源濾波器(Active Power Filter,簡稱APF)是一種用于動態(tài)抑制諧波、補償無功的新型電力電子裝置,它能夠對大小和頻率都變化的諧波以及變化的無功進行補償。之所以稱為有源,顧名思義該裝置需要提供電源(用以補償主電路的諧波),其應用可克服LC無源濾波器等傳統(tǒng)的諧波抑制和無功補償方法的缺點(傳統(tǒng)的只能固定補償),實現(xiàn)了動態(tài)跟蹤補償,而且可以既補諧波又補無功。
有源電力濾波器能解決變頻器在應用中給電機帶來影響:
電動機的效率降低和溫升的問題
不論那種形式的變頻器,在運行中均產生不同程度的諧波電壓和電流,使電動機在非正弦電壓、電流下運行。據(jù)資料介紹,以目前普遍使用的正弦波PWM型變頻器為例,其低次諧波基本為零,剩下的比載波頻率大一倍左右的高次諧波分量為:2u 1(u為調制比),高次諧波會引起電動機定子銅耗、轉子銅(鋁)耗、鐵耗及附加損耗的增加,z為顯著的是轉子銅(鋁)耗。因為異步電動機是以接近于基波頻率所對應的同步轉速旋轉的,因此,高次諧波電壓以較大的轉差切割轉子導條后,便會產生很大的轉子損耗。除此之外,還需考慮因集膚效應所產生的附加銅耗。這些損耗都會使電動機額外發(fā)熱,效率降低,輸出功率減小,如將普通三相異步電動機運行于變頻器輸出的非正弦電源條件下,其溫升一般要增加10%-20%。
電動機對頻繁啟動、制動的適應能力
由于采用變頻器供電后,電動機可以在很低的頻率和電壓下以無沖擊電流的方式啟動,并可利用變頻器所供的各種制動方式進行快速制動,為實現(xiàn)頻繁啟動和制動創(chuàng)造了條件,因而電動機的機械系統(tǒng)和電磁系統(tǒng)處于循環(huán)交變力的作用下,給機械結構和絕緣結構帶來疲勞和加速老化問題。
有源電力濾波器具備前所wei有的濾波能力,能同時濾除2-50次諧波,濾波能力可高達97%以上,對階躍變化的諧波完全補償時間小于10ms。APF可多臺同時并聯(lián)運行,完全適用于工業(yè)、民用領域各種情況,是非線性負載諧波治理的較佳解決方案。有源濾波器的內部控制原理:隔離開關合閘后,為防止上電后電網對直流母線電容器的瞬間沖擊,有源濾波器首先通過軟起電阻對直流母線的電容器充電,這個過程會持續(xù)幾十秒。當母線電壓Udc達到預定值后,主接觸器閉合。直流電容作為儲能器件,通過IGBT逆變器和內部電抗器向外輸出補償電流提供能量。