有源濾波器簡稱APF,無源濾波器簡稱FC。這兩者在原理和濾波效果等方面有許多不同。
有源電力濾波器(Active Power Filter,簡稱APF)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。
之所以稱為有源,顧名思義該裝置需要提供電源(用以補償主電路的諧波),其應用可克服LC濾波器等傳統的諧波抑制和無功補償方法的缺點(傳統的只能固定補償),實現了動態跟蹤補償,而且可以既補諧波又補無功;三相電路瞬時無功功率理論是APF發展的主要基礎理論;APF有并聯型和串聯型兩種,前者用的多;并聯有源濾波器主要是治理電流諧波,串聯有源濾波器主要是治理電壓諧波等引起的問題。有源濾波器同無源濾波器比較,治理效果好,主要可以同時濾除多次及高次諧波,不會引起諧振,但是價位相對高!
有源電力濾波器,是采用現代電力電子技術和基于高速DSP器件的數字信號處理技術制成的新型電力諧波治理專用設備。它由指令電流運算電路和補償電流發生電路兩個主要部分組成。指令電流運算電路實時監視線路中的電流,并將模擬電流信號轉換為數字信號,送入高速數字信號處理器(DSP)對信號進行處理,將諧波與基波分離,并以脈寬調制(PWM)信號形式向補償電流發生電路送出驅動脈沖,驅動IGBT或IPM功率模塊,生成與電網諧波電流幅值相等、極性相反的補償電流注入電網,對諧波電流進行補償或抵消,主動消除電力諧波。
下圖為有源濾波器原理圖。
無源濾波器,又稱LC濾波器,是利用電感、電容和電阻的組合設計構成的濾波電路,可濾除某一次或多次諧波,最普通易于采用的無源濾波器結構是將電感與電容串聯,可對主要次諧波(3、5、7)構成低阻抗旁路,使諧波流入到濾波裝置中。單調諧濾波器、雙調諧濾波器、高通濾波器都屬于無源濾波器。
無源濾波器具有結構簡單、成本低廉、運行可靠性較高、運行費用較低等優點,至今仍是被廣泛應用諧波治理方法。
LBFC系列無源濾波補償裝置,主要由濾波電容器、濾波電抗器、無感電阻組成的LC濾波電路,根據諧波電流的成分、大小及無功需求來設計各濾波支路,采用專業仿真軟件計算、設計、校驗,使裝置設計最優化,能夠在降低成本的同時,高效濾除系統諧波、補償無功。特別適用于變頻器負載系統、,能夠解決負載所在系統發熱升溫、噪聲增大、電容補償投切不上、電路元器件損毀等諧波電流過高引起的危害和故障。
有源濾波器和無源濾波器的主要區別在于:
1.成本價格:有源濾波器價格較高,無源濾波器相對便宜。
2.原理構成:有源濾波器主要是通過晶閘管控制,當有諧波產生時會產生大小相等,方向相反的電流來抵消諧波電流;無源濾波器則是通過電容+電抗的組合LC回路對諧波產生低阻抗,讓諧波電流流入到濾波裝置中。
3.濾波效果:有源濾波器能夠實現動態濾波,自動跟蹤補償電網中變化的諧波電流,具有高度可控性和快速響應性,補償性能不受電網頻率波動影響,濾波特性不受系統阻抗的影響,可消除與系統阻抗發生諧振的危險。先進的算法使得本設備能夠在100us時間內計算出下一個開關頻率的輸出,故而響應速度不超過100us,對于變化較為頻繁的諧波能夠實行快速的補償;而無源濾波器則由于結構簡單,無法達到實時快速動態的效果,濾波效果比有源濾波器有一定差距。
4.應用范圍:有源濾波器由于成本較高,多用于容量較小的需求,比如像醫療行業,精密儀器設備、實驗室、通訊行業、商場、樓宇等行業;無源濾波器則多用于容量需求較大的行業。如鋼廠、風電、電氣化鐵道及城市軌道交通行業、石化和天然氣行業、鋼鐵與冶金行業、礦山、造船業等各行業。