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逆變電源中的兩種主要濾波方式介紹

發(fā)布時間： 2016-06-28 10:39:52 關注量：1621

對于逆變電源設計來說，諧波干擾是最令人頭疼的一個問題。諧波干擾會直接影響到逆變電源的正常工作，因此應該充分引起設計者們的重視。想要最大程度的抑制諧波并讓弧焊逆變電源能夠正常工作，就需要進行有效的濾波。在本文當中小編將為大家?guī)黻P于逆變電源中濾波的兩種主要方式介紹。

逆變電源中的濾波主要分為兩種方式，一種是無源濾波器，另一種是有源濾波器。

無源濾波器（PassiveFilter，簡稱PF）

傳統的諧波抑制和無功功率補償的方法是電力無源濾波技術，又稱間接濾除法，即使用電力電容器等無源器件構成無源濾波器，與需要補償的非線性負載并聯，為諧波提供一個低阻通路，同時提供負載所需的無功功率。具體而言是將畸變的50Hz正弦波分解成基波及相關的各次主諧波成分，然后采用串聯的諧振原理，將由L、C（或者還有R）組成的各次濾波支路調諧（或偏調諧）到各主要諧波頻率形成低阻通道而將其濾除。它是在已產生諧波的情況下，被動地防御，減輕諧波對電氣設備的危害。

無源濾波方案成本低，技術成熟，但是也存在以下不足：濾波效果受系統阻抗的影響；由于其諧振頻率固定，對于頻率偏移的情況效果不好；與系統阻抗可能發(fā)生串聯或并聯諧振，造成過負荷。因此在中小功率場合，正逐步被有源濾波器所替代。

有源濾波器（ActiveFi1ter，簡稱AF）

早在20世紀70年代初，就有學者提出有源功率濾波器的基本原理，但由于當時缺乏大功率開關元件和相應的控制技術，只能用線性放大器等方法產生補償電流，存在著效率低、成本高、難以大容量化等致命弱點而未能實用化。隨著電力半導體開關元件性能的提高，以及相應的PWM技術的發(fā)展，使得研制大容量低損耗的諧波電流發(fā)生器成為可能，從而使有源濾波技術走向實用化。

當系統中出現諧波發(fā)生源時，用某種方法產生一個和諧波電流大小相等、相位相反的補償電流，且合成為諧波發(fā)生源的電路并聯連接來抵消諧波發(fā)生源的諧波，使直流側的電流僅為基波分量，不含有諧波成分。

當諧波發(fā)生源產生的諧波不能被預計出是何種高次諧波電流，且隨時發(fā)生變化時，則必須從負載電流il中檢測出諧波電流ih信號，經檢測后的諧波電流ih信號，經過調制器進行調制并按制定的方法轉換為開關方式控制電流逆變器工作方式，使電流逆變器產生補償電流ifm并注入到電路中，以便抵消諧波電流ih逆變主電路一般采用DC/AC全橋式逆變器電路，其中的開關元件可用GTO、GTR、SIT或IGBT等大功率可控型電力半導體元件。

借助開關元件的通斷，控制輸出電流波形，產生所需的補償電流。電力有源濾波器作為抑制電網諧波和補償無功功率，改善電網供電質量很有希望的一種電力裝置，與無源電力濾波器相比，具有以下優(yōu)點：

1、實現了動態(tài)補償，可對頻率和大小都變化的諧波以及變化的無功功率進行補償，對補償對象的變化有極快的響應。
2、可同時對諧波和無功功率進行補償，且補償無功功率的大小可做到連續(xù)調節(jié)。
3、補償無功功率時不需儲能元件，補償諧波時所需儲能元件容量也不大。
4、即使補償對象電流過大，電力有源濾波器也不會發(fā)生過載，并能正常發(fā)揮補償作用。
5、受電網阻抗的影響不大，不容易和電網阻抗發(fā)生諧振。
6、能跟蹤電網頻率的變化，故補償性能不受頻率變化的影響。

7、既可對一個諧波和無功功率單獨補償，也可對多個諧波和無功功率集中補償。

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沈錦飛

1955年出生，現任江南大學物聯網學院教授、碩士生導師。主要從事電力電子電路、裝置與電能質量控制的研究和教學工作，發(fā)表學術論文30多篇，其中EI檢索5篇，獲得教育部科技進步獎、江蘇省教學成果獎、無錫市科技進步獎，多項發(fā)明專利，主編本科教材；被評為無錫市優(yōu)秀教師、市級先進個人。是中國自動化學會會員、江蘇省電工協會自動控制系統專委會委員、無錫市自動化學會理事、無錫市電機工程學會理事。

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顏文旭

1971 年出生，現任江南大學物聯網工程學院教授，碩士生導師。現主要從事電力電子技術及智能控制、機電一體化及過程控制等領域的研究和開發(fā)工作，發(fā)表學術論文30篇（其中EI收錄6篇），獲專利12項，參加編制十二五國家級規(guī)劃教材，國家自然科學基金項目，省青年科學基金項目，市級重點實驗室建設，主持方塊地毯自動包裝生產線開發(fā)、2.0MW風力發(fā)電變流器、10kV高壓固態(tài)軟起動器、船舶壓載水物理強化處理核心技術...

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