如何正确区别无源和有源电力滤波器
安科瑞王志彬2019.03
有源电力滤波器装置：集成运放和R、C组成，具有不用电感、体积小、重量轻等优点。集成运放的开环电压增益和输入阻抗均很高，输出电阻小，构成有源滤波电路后还具有一定的电压放大和缓冲作用。但集成运放带宽有限，所以目前的有源滤波电路的工作频率难以做得很高。
无源电力滤波器装置：这种电路主要有无源元件R、L和C组成。
无源电力滤波器装置
该装置由电容器、电抗器，有时还包括电阻器等无源元件组成，以对某次谐波或其以上次谐波形成低阻抗通路，以达到抑制高次谐波的作用;由于SVC的调节范围要由感性区扩大到容性区，所以滤波器与动态控制的电抗器一起并联，这样既满足无功补偿、改善功率因数，又能消除高次谐波的影响。
有源电力滤波器装置
虽然无源滤波器具有投资少、效率高、结构简单及维护方便等优点，在现阶段广泛用于配电网中，但由于滤波器特性受系统参数影响大，只能消除特定的几次谐波，而对某些次谐波会产生放大作用，甚至谐振现象等因素，随着电力电子技术的发展，人们将滤波研究方向逐步转向有源电力滤波器(Active PowerFliter，缩写为APF)。
APF即利用可控的功率半导体器件向电网注入与谐波源电流幅值相等、相位相反的电流，使电源的总谐波电流为零，达到实时补偿谐波电流的目的。它与无源滤波器相比，有以下三个特点：
a.不仅能补偿各次谐波，还可抑制闪变，补偿无功，有一机多能的特点，在性价比上较为合理;
b.有源电力滤波器特性不受系统阻抗等的影响，可消除与系统阻抗发生谐振的危险;
c.具有自适应功能，可自动跟踪补偿变化着的谐波，即具有高度可控性和快速响应性等特点。
国际上广泛使用的滤波器种类有：各阶次单调谐滤波器、双调谐滤波器、二阶宽颇带与三阶宽频带高通滤波器等。
(1)高通(宽频带)滤波器，一般用于某次及以上次的谐波抑制。当在电弧炉等非线性负荷系统中采用时，对5次以上起滤波作用时，通过参数调整，可形成该滤波器回路对5次及以上次谐波的低阻抗通路。
(2)单调谐滤波器：一阶单调谐滤波器的优点是滤波效果好，结构简单;缺点是电能损耗比较大，但随着品质因数的提高而减少，同时又随谐波次数的减少而增加，而电炉正好是低次谐波，主要是2～7次，因此，基波损耗较大。二阶单调谐滤波器当品质因数在50以下时，基波损耗可减少20～50%，属节能型，滤波效果等效。三阶单调谐滤波器是损耗最小的滤波器，但组成复杂些，投资也高些，用于电弧炉系统中，2次滤波器选用三阶滤波器为好，其它次选用二阶单调谐滤波器。
安科瑞ANAPF有源电力滤波器
1、概述
1.1谐波的产生
电力系统中理想的电压、电流波形都是频率为50Hz的正弦波，但是非线性电力设备（大功率可控硅、变频器、UPS、开关电源、中频炉等）的广泛应用产生了大量畸变的谐波电流，谐波电流耦合在线路上产生谐波电压。对非正弦的畸变电流作傅立叶级数分解，其中频率与工频相同的分量为基波，频率是基波频率整数倍的分量为谐波。谐波是电能质量的重要指标。
1.2谐波的危害
●谐波使公用电网中的元件产生附加的损耗，降低了发电、输电及用电设备的效率。大量三次谐波流过中线会使线路过热，甚至引起火灾。
●谐波会影响电气设备的正常工作，使电机产生机械振动和噪声等；使变压器局部严重过热；使电容器、电缆等设备过热、绝缘老化、寿命缩短，以致损坏。
●引起电网谐振，使得谐波电流放大几倍甚至数十倍，会对系统，特别是对电容器和与之串联的电抗器形成很大的威胁，经常使电容器和电抗器烧毁。
●谐波会导致继电保护，特别是微机综合保护器与自动装置误动作，造成不必要的供电中断和生产损失。谐波还会使电气测量仪表计量不准确，产生计量误差，给用电管理部门或电力用户带来经济损失。
●临近的谐波源或较高次谐波会对通信及信息处理设备产生干扰，轻则产生噪声、降低通信质量、计算机无法正常工作，重则导致信息丢失，使工控系统崩溃。
1.3有源电力滤波器产品效益
●使谐波指标满足国家标准，避免供电部门罚款或中断供电；
●降低变压器损耗；
●减少谐波污染，降低谐波对自动控制装置、电能计量装置、继电保护装置的干扰，保证供配电系统安全稳定运行；
●避免谐波过电压和谐波过电流对电气设备的危害，延长设备使用寿命；
●节能降耗，提高功率因数，节约电费，避免罚款。
1.4执行标准
GB/T14549-1993《电能质量：公用电网谐波》
GB/T15543-2008《电能质量：三相电压不平衡度》
GB/T12325-2008《电能质量：供电电压偏差》
GB/T12326-2008《电能质量：电压波动和闪变》
GB/T18481-2001《电能质量：暂时过电压和瞬态过电压》
GB/T15945-2008《电能质量：电力系统频率偏差》
GB17625.1-2012《电磁兼容限值谐波电流发射限值》
GB/T15576-2008《低压成套无功功率补偿装置》
2、产品介绍
2.1工作原理
ANAPF系列有源电力滤波器并联在含谐波负载的低压配电系统中，能够对动态变化的谐波电流进行快速实时的跟踪和补偿。其原理为：ANAPF系列有源电力滤波器通过CT采集系统谐波电流，经控制器快速计算并提取各次谐波电流的含量，产生谐波电流指令，通过功率执行器件产生与谐波电流幅值相等方向相反的补偿电流，并注入电力系统中，从而抵消非线性负载所产生的谐波电流。
图2-1ANAPF有源电力滤波器原理图
2.2产品特点
●DSP+FPGA全数字控制方式，具有极快的响应时间，先进的主电路拓扑和控制算法，精度更高、运行更稳定；
●一机多能，既可补谐波，又可兼补无功，可对2～31次谐波进行全补偿或指定特定次谐波进行补偿；
●具有完善的桥臂过流保护、直流过压保护、装置过温保护功能；
●模块化设计，体积小，安装便利，方便扩容；
●采用7英寸大屏幕彩色触摸屏以实现参数设置和控制，使用方便，易于操作和维护；
●输出端加装滤波装置，降低高频纹波对电力系统的影响；
●多机并联，达到较高的电流输出等级；
●拥有自主专利技术。
2.3主要技术参数
表2-1ANAPF有源电力滤波器技术参数
