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用電路原理解釋其濾波功能如下圖1和圖2所示。
圖1 并聯(lián)無源濾波器ppf 圖2 并聯(lián)有源濾波器
電流分布圖 電流分布圖
圖1中: s—電源系統(tǒng);
l—負載（全部諧波源負載）;
ppf—lc型濾波器（無源）;
paf—有源濾波器;
efa—有源濾波器產生的某h次諧波;
電勢，數(shù)量上和ih·xfa相等，但方向相反;
ih—由全部負載l產生的某h次諧波合成電流;
xfp和xfa—無源和有源濾波器支路的
第h次諧波電抗;
ihs—流向電源系統(tǒng)的某h次諧波電流;
ihp和iha—流向無源和有源濾波器的電流;
uh—分支點的某h次諧波電壓。
（1） 無源濾波器電路:對系統(tǒng)s產生的諧波電壓
uh= ihs·xs=ihp·xfp
由于xfp＜＜xs，因此ihs＜＜ihp ih= ihs＋ihp，這樣大部分諧波電流都流向濾波器，而其諧波 阻抗xfp很小，因此uh=ihp·xfp就可以限制到標準值以下。
（2） 有源濾波器電路:在其中可產生1個反電勢其大小和iha·xfa相等（或極接近）但方向相反，因此uh= iha·xfa-efa=0。也就是說分支點的諧波電壓uh=0，諧波電流全部流向有源濾波器，理論上流向系統(tǒng)中的諧波電流可為0，實際上不可能，據(jù)介紹，某工程濾波前后的諧波電流為:3次為28/2a,5次為358/3.,7次為86/3.6a。
2 濾波器的結構原理及特點
（1） 無源濾波器
以5次諧波的單調諧波濾波器為例，它由電感電容串聯(lián)后并聯(lián)在電網(wǎng)上，其結線如圖3。
圖3 lc濾波器結線圖
若忽略電阻，其5次諧波阻抗zui小時，濾波效果，理論上可使xhc=xhl即總諧波阻抗為0，此時5ωl=1/5ωc，ω為基波角頻，l、c為電感電容值。經(jīng)換算ωl= 1/25×1/ωc=4%×1/ωc，即xl=4%xc為可靠起見，往往取值比4%要大。
因此它有下列特點:
諧波為容抗，可用來補償無功，但事先要加以考慮，否則過補償會使母線電壓升高;
有3次諧波，仍為容抗，3次諧波將通過此濾波器，因此必須并聯(lián)裝設3次諧波濾波器;
對5次諧波為低阻抗，略有感性，5次諧波電流可大部分通過;
對7次及更高次諧波為大電抗,無濾波作用;
電容，仍然有可能和系統(tǒng)的電抗對某次諧波構成振蕩回路而放大電流;
濾波器一旦制成，性能參數(shù)難以變動，因此當電網(wǎng)諧波阻抗降低時，濾波效果將隨之降低，當電網(wǎng)參數(shù)不變而諧波電流增加時，可能使濾波器過載。另一方面即使電網(wǎng)參數(shù)和諧波電流都不變，但由于溫度變化，濾波器部件老化和其它因素都會影響濾波器性能而降低效率。此外濾波器的電抗電容值通常也會有容差即偏離其標準值±10%而增加了失諧度，也會降低濾波效率;
當電網(wǎng)短路容量大（即電源阻抗?。r，則要求濾波器阻抗還要更小，即要求濾波器是調諧（銳調諧），但由于部件性能的容差和變動（如6條所述）使濾波器的設計有很大的困難;
周波變流器輸入側諧波頻率成份復雜而且與輸出頻率有關。無源濾波器對此不能適應;
無源濾波器的zui大特點是結構簡單、結實、造價相對較低。
（2） 有源濾波器
有源濾波器的核心部分為逆變器，文獻[5]有原理介紹，它產生和系統(tǒng)中各次諧波大小相等，相位相反的諧波電流注入到電網(wǎng)中，從而凈化電網(wǎng)諧波。按電學電路原理，本文前面第2節(jié)和圖2的解釋能清楚地說明概念，因此關鍵是按諧波電壓的相位產生一個和ih·xfa壓降數(shù)值相等而方向相反的電勢efa,理想狀態(tài)下有諧波電流通過濾波器而沒有電壓降。因此利用電力電子裝置，閉環(huán)控制efa的大小，就能快速調節(jié)通過的諧波電流大小。
由于有源濾波器利用數(shù)字閉環(huán)控制和電力電子裝置，則濾波控制功能可以很完善，如可以選擇濾去的諧波次數(shù)，zui多可同時濾去20個諧波，可以選擇濾波程度的目標值（值或按比例），可以選擇有無無功補償功能等等。
因此它的特點主要如下:
由于控制目標值穩(wěn)定，且不受電網(wǎng)諧波阻抗變化的影響。也不會引發(fā)諧振;
應可以具備限幅功能，避免濾波器過載損壞;
和lc型濾波器相比，價格是高的。
濾波器的應用
1 無源濾波器
當前在工業(yè)與建筑電氣系統(tǒng)中，絕大部分都是用的并聯(lián)無源濾波器ppf這一種，串聯(lián)無源濾波器spf只用在中性線上作過濾三次諧波用，在后面再詳細討論。
ppf用在諧波電流和無功負荷比較穩(wěn)定的場合是合適的，注意點在前面中已有討論，現(xiàn)在已有人在嘗試將它用于負荷波動例如礦井提升機的變頻調速裝置近旁，措施是將例如5次諧波濾波器分成幾組并聯(lián)，根據(jù)5次諧波電流的大小來增減并聯(lián)的組數(shù)，這同時也改變了無功補償?shù)哪芰?，但是要注意帶來的問題及解決辦法。
2 有源濾波器
（1） 并聯(lián)有源濾波器paf[6]［7］
有諧波源同時要求電源非常干凈即為正弦波的場合，就不得不采用paf。對諧波電流頻繁變化而采用ppf又不能取得滿意效果的場合，也只能采用paf，防礙廣泛應用paf的*因素是它的價格。在技術性能上它是優(yōu)異的。
（2） 串聯(lián)有源濾波器saf[6]［7］
對付電壓型諧波的*技術措施就是采用saf，它可以省去變頻器前面的線路電抗器，但由于它串聯(lián)在電路中間，要通過全部線路電流，而且一旦出現(xiàn)故障就會中斷供電。目前，國內尚無商品（包括進口品在內）面市。
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