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有源濾波和無源濾波的區別

[2022/03/06]

      濾波是將信號中(zhong)特(te)定(ding)波(bo)段(duan)頻(pin)率濾除(chu)的操(cao)作,是抑製和(he)防(fang)止(zhi)幹(gan)擾的(de)一(yi)項(xiang)重(zhong)要(yao)措(cuo)施(shi)。諧(xie)波治理首(shou)先(xian)要控(kong)製好(hao)諧波產生(sheng)的源(yuan)頭(tou),其次我(wo)們(men)還要通過(guo)增加(jia)濾(lv)波裝(zhuang)置進(jin)行諧波的消(xiao)除。如(ru)何(he)正確選(xuan)擇(ze)有效的諧波質量方案(an)非(fei)常(chang)關鍵(jian)。

一、無源濾波

      無源濾波器,又(you)稱LC濾波器,是利用電感、電容和電阻(zu)的組(zu)合設計構成的濾波電路(lu),可濾除某(mou)一次(ci)或(huo)多次諧波,最(zui)普(pu)通(tong)易於采(cai)用的無源濾波器(qi)結(jie)構是(shi)將(jiang)電感與(yu)電容串(chuan)聯,可對主(zhu)要次諧波(357)構(gou)成低(di)阻抗旁路;單(dan)調(diao)諧濾波器、雙(shuang)調諧濾波器、高(gao)通濾波器都(dou)屬(shu)於無源濾波器。無源濾波器由(you)LC等(deng)被(bei)動元件(jian)組成(cheng),將其設(she)計為某頻率(lv)下(xia)極(ji)低阻抗(kang),對(dui)相(xiang)應頻率諧波電流進行分流,其(qi)行為模式(shi)為(wei)提供被動(dong)式諧波電流旁(pang)路通道。

優(you)缺(que)點(dian)

      優點:無源濾波器具有結構簡(jian)單、成本(ben)低廉(lian)、運行(xing)可靠性較高、運(yun)行費(fei)用(yong)較(jiao)低。

      缺點:通帶(dai)內的信(xin)號有能量損耗(hao),負載(zai)效應比(bi)較明顯(xian),使(shi)用電感元(yuan)件時容易引(yin)起(qi)電磁(ci)感應(ying),當(dang)電感(gan)L較大時濾波器的體積(ji)和重量都比較大,在(zai)低頻域(yu)不適(shi)用。

應用

      由於(yu)無源濾波的具(ju)有大容量低價(jia)位(wei)的優點,鋼(gang)鐵(tie)行業(ye)的濾波都采用無源濾波,目(mu)前國內(nei)濾波市場(chang)(電力(li)諧波治理市場)上(shang)主要以無源濾波為主。國(guo)際(ji)上以ABB、施耐德(de)、西門子為代(dai)表,國內以(yi)Satons、溫(wen)州(zhou)清(qing)華(hua)電子(zi)、山(shan)大華天(tian)、哈(ha)工(gong)大、西(xi)安(an)賽博(bo)、綠(lv)波傑(jie)能(neng)為代表(biao)。發(fa)展(zhan)形(xing)勢以快(kuai)速(su)反(fan)映(ying),諧波治(zhi)理(li)徹(che)底(di),綜(zong)合(he)控製(zhi)為主。

二、有源濾波

有源濾波(Active Power Filter,簡稱APF)是一種用於動態(tai)抑(yi)製諧波、補償無功的新型電力電子裝置(zhi),它能夠(gou)對大小和頻率都變(bian)化(hua)的諧波以及變化的無功進行補(bu)償(chang)。之(zhi)所(suo)以稱(cheng)為有源,顧名思(si)義(yi)該(gai)裝置需要提(ti)供(gong)電源(用以補償主電路的諧波),其應用可(ke)克(ke)服(fu)LC無源濾波器等傳統(tong)的諧波抑製和無功補償方(fang)法的缺點(傳統的隻能固(gu)定補償),實(shi)現(xian)了(le)動態跟(gen)蹤(zong)補償,而且(qie)可以既(ji)補諧波又補無功(gong)。

      三相電路瞬(shun)時無功功率理論是APF發展的主要基(ji)礎(chu)理論(lun),APF有並(bing)聯型(xing)和串聯型兩(liang)種(zhong),前(qian)者(zhe)用的多;並聯有源濾波器主要是治理電流(liu)諧波,串聯(lian)有源濾波器主要是治理電壓(ya)諧波等引起的問題(ti)。有源濾波器同無源濾波器比較,治理效(xiao)果好,主要可以同(tong)時(shi)濾除多(duo)次及(ji)高次諧波,不(bu)會(hui)引起諧振(zhen),但(dan)是價位相對高。

優缺點

      優點:可動態濾除各(ge)次諧波,對係(xi)統內的諧波能夠完(wan)全(quan)吸(xi)收(shou);不會產(chan)生諧振。通帶內的信號不僅沒(mei)有能量損耗,而且還(hai)可以放(fang)大,負(fu)載效應不明(ming)顯,多級相聯時相互(hu)影響(xiang)很小(xiao),利(li)用級聯的簡單方法(fa)很(hen)容易(yi)構成高階(jie)濾波器,並且濾波器的體積小、重量輕(qing)、不需要磁屏(ping)蔽(bi)。

      缺點:通帶範(fan)圍受(shou)有源器件的帶寬(kuan)限(xian)製,需(xu)要直流電源供電,可靠性(xing)不如無源濾波器高,在高壓、高頻、大(da)功率的場合不適用。

應用

      有源濾波器可廣(guang)泛應用於工業、商業和機(ji)關(guan)團(tuan)體的配電網(wang)中,如:電力係統、電解(jie)電鍍(du)企(qi)業、水(shui)處(chu)理設備(bei)、石(shi)化企業、大型商場及辦(ban)公(gong)大樓(lou)、精密(mi)電子企業、機場/港(gang)口(kou)的供電係統、醫(yi)療(liao)機構等。根(gen)據(ju)應用對象(xiang)不同,HTAPF-I型有源電力濾波器的應用將起到(dao)保(bao)障(zhang)供電可靠(kao)性、降(jiang)低幹擾(rao)、提高產品質(zhi)量、增(zeng)長設備壽(shou)命(ming)減(jian)少(shao)設備損壞(huai)等作用。

三(san)、有源濾波和無源濾波的對比

工作(zuo)原(yuan)理

      無源濾波器由LC等被動元件組成,將其設計(ji)為某頻率下極低阻抗,對相應頻率諧波電流進行分(fen)流,其行為模式為提供被動式諧波電流旁路通道(dao);而有源濾波器由電力電子元件和DSP等構成的電能變換(huan)設備,檢測負載諧波電流並主動提供對應的補償電流,補償後(hou)的源電流幾(ji)乎(hu)為純(chun)正(zheng)弦(xian)波,其行為模(mo)式為主動式電流源輸(shu)出(chu)。

阻抗影響

      無源濾波器受係統阻抗影響嚴(yan)重,存(cun)在諧波放大和共(gong)振的危險(xian);有源濾波不受影響。

頻率影響

      無源濾波器諧振點偏(pian)移(yi),效果降低;有源濾波器不受影響。

負載影響

      無源濾波器可能因(yin)為超(chao)載而(er)損壞;有源濾波器無損(sun)壞之危(wei)險,諧波量(liang)大於補償能力時,僅(jin)發生補償效果(guo)不足(zu)而已(yi)。無源濾波器補償效果隨(sui)著(zhu)負載的變化而變化;有源濾波器不受負載變化影(ying)響。

設備造(zao)價

      無源濾波器較低;有源濾波器太(tai)高。

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