有源濾波柜又稱有源濾波裝置。它是一種用于動態抑制諧波、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。主要用于通信行業、半導體行業、石化行業、化纖行業、鋼鐵/中頻加熱行業、汽車制造業、醫院系統、劇場、體院館等。
一、諧波和無功功率問題的產生、危害及研究的意義
在工業和生活用電負載中，阻感負載占有很大的比例。阻感負載必須吸收無功功率才能正常工作，這是由其本身的性質所決定的，異步電動機、變壓器等都是典型的阻感負載。電力系統中的無功功率大部分是被異步電動機和變壓器所消耗。電網中的電抗器和架空線也要消耗一部分無功功率。各種相控裝置，如相控整流器、相控交流功率調整電路和周波變流器，在工作時基波電流滯后于電網電壓，要消耗大量的無功功率。
系統電網中產生諧波電流的負載主要是各種電力電子裝置、變壓器、電弧爐和熒光燈等。在電力電子裝置大量應用之前，諧波電流主要來自是電力變壓器的勵磁電流。在電力電子裝置大量應用之后，它成為諧波的最主要來源。
無功功率的增大對電力系統產生嚴重影響，它使電網視在功率增加，使發電機、變壓器和輸電線容量的增大。無功功率的增加使電力系統總電流增大，電力設備和線路的損耗也隨之增加。電力系統中無功功率的盈虧，還影響到電網電壓的高低。沖擊性的無功功率會使電網電壓產生劇烈的波動，嚴重影響供電質量。
對諧波問題的研究和治理具有重要的意義，這不只是因為諧波的危害十分嚴重，還在于其對電力電子技術自身發展的影響。電力電子技術是未來科學技術發展的重要支柱。
二、有源電力濾波裝置的分類和特點
有源電力濾波裝置是一種用于動態抑制諧波、補償無功的新型電力電子裝置，它能對大小和頻率都變化的諧波及變化的無功進行補償，其應用克服了 LC 無源濾波裝置等傳統諧波抑制和無功補償方法的缺點。有源電力濾波裝置可分為兩大部分，諧波電流檢測電路和補償電流控制電路。諧波電流檢測電路實時檢測出負載中的諧波電流，據此由補償電流控制電路得出指令信號控制變流器產生需要的補償電流。根據有源電力濾波裝置的變流器接入電網的方式，可以分為并聯型和串聯型兩大類。這兩大類又分別包含不同的類型，每種類型各具特點，因而其工作原理和特性也有差別。根據直流側儲能元件的不同，又可以分為電壓型有源電力濾波裝置和電流型有源電力濾波裝置。下面對幾種主要類型的有源電力濾波器的結構和特點進行介紹。
1.并聯型有源電力濾波裝置
并聯型有源電力濾波器是最早使用的一類有源電力濾波裝置，
由于過去全控型電力電子器件價格高、容量小、速度慢、耐壓等級低，所以其補償容量一直比較小。經過多年的發展，為盡量發揮有源電力濾波裝置的特長，提高其性能，并盡量減小其容量，人們陸續提出了串聯混合型、并聯混合型等多種結構的有源電力濾波裝置。
1）單獨使用的并聯型有源電力濾波裝置
變流器和與其相連的電感、直流儲能元件共同組成有源電力濾
波裝置的主電路。與主電路并聯的小容量一階高通濾波器（或采用二階高通濾波器）是用于濾除補償電流中由于電力電子器件的高速開關動作而產生的諧波。
由于主電路與負載并聯接入電網，所以稱為并聯型。補償電流基本上全是由有源電力濾波裝置提供，所以是單獨使用的方式。這是并聯型有源電力濾波裝置的最基本形式，也是應用最廣泛的一種。它可以用于補償諧波電流，補償無功功率，補償三相不對稱電流，補償供電電壓波動等。只要采用適當的控制方法，這種有源電力濾波裝置還可以達到多種補償任意組合的目的。單獨使用的有源電力濾波裝置要取得較好的補償效果一般要求容量做的比較大。
2）與無源濾波器并聯使用的方式
這種方式是為了減小濾波器容量而提出的，其基本思想是有源電力濾波裝置和無源濾波器與諧波源并聯在電網中，利用無源濾波器分擔一部分補償電流。
無源濾波器可以設計成高通濾波器，一方面可以消除有源電力濾波裝置產生的開關諧波，另一方面可以濾除負載中的高次諧波。雖然無源濾波器只分擔了補償高次諧波的任務，對降低有源電力濾波裝置的容量起不了明顯的作用，但它可以使有源電力濾波裝置中電力電子器件開關頻率的要求降低，因而實現大容量相對容易了一些。
無源濾波器也可以包括多組單調諧濾波器及高通濾波器，這樣可以承擔絕大部分補償任務。有源電力濾波裝置的作用只是改善整個系統的性能，所需的容量可以大大的降低。雖然理論上無源濾波器有和電網阻抗發生諧振的可能，但在并聯混合方式中，只要對有源電力濾波裝置進行有效的控制，是可以抑制諧振發生的。
3）與無源濾波器串聯使用的方式
是一種減小有源電力濾波裝置容量的組合方式。在這種方式中，諧波和無功功率主要由無源濾波器補償，有源電力濾波裝置的作用是改善無源濾波器的濾波特性，克服無源濾波器易受電網阻抗影響，易與電網阻抗發生諧振的缺點。有源電力濾波裝置只承擔一部分電網電壓，因此其容量很小。
2.串聯型有源電力濾波裝置
并聯型有源電力濾波裝置適合于補償電流型的諧波源負載，對電壓型諧波源負載的補償效果不是很理想。電壓型諧波源負載即直流側含有大電容濾波的整流電路。過去由于這種整流電路容量小而且分布分散，其諧波污染未能引起足夠的重視。隨著變頻器、開關電源、UPS 和電子鎮流器的應用日益增多，電壓型諧波源負載越來越不容忽視，因此人們又提出了串聯型有源電力濾波裝置。這種濾波裝置也包括單獨使用方式和與無源濾波器混合使用的方式兩種。
1）單獨使用的串聯型有源電力濾波裝置
它是由和儲能元件連接的變流器、低通濾波器和串聯在電網中的串聯變壓器組成，其特點是有源電力濾波裝置作為電壓源串聯在電源和諧波源之間。串聯型有源電力濾波裝置輸出補償電壓，疊加在電網電壓上，使諧波源負載的輸入電壓畸變，但負載電流是正弦的。從電源側看，諧波源和有源電力濾波裝置組成一個線性系統。
2）與無源濾波器混合使用的方式
這種方式是在并聯的負載和無源濾波器與電源之間串入有源電力濾波裝置。其特點與并聯混合型有源電力濾波裝置類似，諧波和無功由兩個濾波器共同補償。有源電力濾波裝置可以看作一個可變電阻，它對基波的阻抗為零，對諧波呈現高阻抗，在補償負載諧波的同時還降低了電網阻抗對無源濾波器的影響，抑制了電網與無源濾波器之間可能發生的諧振，改善了無源濾波器的性能。
三、結束語
并聯型有源電力濾波裝置適合于補償電流型的諧波源，即類似于直接帶阻感負載的整流器，但對直流側有大電容濾波的整流器，其補償效果就要受補償容量和濾波電容阻抗的限制。串聯型有源電力濾波裝置可以很好的補償電壓型諧波源，但在實際電路中，由于電網阻抗很小，因負載的諧波電流產生的電網電壓畸變就很小，所以很難通過檢測電網諧波電壓來控制濾波器，對電壓型諧波源進行諧波電流補償。
版權聲明：本文為山西錦泰恒科技有限公司原創，轉載須注明出處和鏈接。
