有源濾波電路和無(wú)源濾波的區(qū)別及識(shí)別方法

經(jīng)典濾波的概念，是根據(jù)傅里葉分析和變換提出的一個(gè)工程概念。根據(jù)高等數(shù)學(xué)理論，任何一個(gè)滿(mǎn)足一定條件的信號(hào)，都可以被看成是由無(wú)限個(gè)正弦波疊加而成。這些損耗都會(huì)使電動(dòng)機(jī)額外發(fā)熱，效率降低，輸出功率減小，如將普通三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行于變頻器輸出的非正弦電源條件下，其溫升一般要增加10%-20%。換句話說(shuō)，就是工程信號(hào)是不同頻率的正弦波線性疊加而成的，組成信號(hào)的不同頻率的正弦波叫做信號(hào)的頻率成分或叫做諧波成分。只允許一定頻率范圍內(nèi)的信號(hào)成分正常通過(guò)，而阻止另一部分頻率成分通過(guò)的電路，叫做經(jīng)典濾波器或?yàn)V波電路。

有源濾波電路的負(fù)載不影響濾波特性，因此常用于信號(hào)處理要求高的場(chǎng)合。有源濾波電路一般由RC網(wǎng)絡(luò)和集成運(yùn)放組成，因而必須在合適的直流電源供電的情況下才能使用，同時(shí)還可以進(jìn)行放大。負(fù)載影響無(wú)源濾波器補(bǔ)償效果會(huì)隨著負(fù)載的變化而產(chǎn)生變化，可能因?yàn)槌d而損壞。但電路的組成和設(shè)計(jì)也較復(fù)雜。有源濾波電路不適用于高電壓大電流的場(chǎng)合，只適用于信號(hào)處理。

有源濾波器的優(yōu)勢(shì)和市場(chǎng)需求

電力電子裝置和非線性負(fù)載的普遍使用，使大量諧波電流注入電網(wǎng)，導(dǎo)致電網(wǎng)諧波污染：嚴(yán)重威脅電網(wǎng)和用電設(shè)備的安全運(yùn)行及正常使用。因此，對(duì)電力諧波進(jìn)行有效治理設(shè)備的需求日益增加。

無(wú)源電力濾波器(PPF)來(lái)解決電力諧波問(wèn)題存在許多缺點(diǎn)。如PPF針對(duì)特定頻率的諧波，只能濾除特定次數(shù)諧波;PPF存在著與電網(wǎng)發(fā)生諧振的可能性，并且對(duì)電網(wǎng)阻抗和頻率變化十分敏感;PPF體積大、損耗多等。有源電力濾波器能解決變頻器在應(yīng)用中給電機(jī)帶來(lái)影響：電動(dòng)機(jī)的效率降低和溫升的問(wèn)題不論那種形式的變頻器，在運(yùn)行中均產(chǎn)生不同程度的諧波電壓和電流，使電動(dòng)機(jī)在非正弦電壓、電流下運(yùn)行。而利用有源電力濾波器進(jìn)行諧波治理是今后的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。

有源電力濾波器(APF)是一種用于動(dòng)態(tài)**諧波、補(bǔ)償無(wú)功的新型電力電子裝置，能對(duì)頻率和大小都變化的諧波和無(wú)功進(jìn)行補(bǔ)償，正好填補(bǔ)PPF的缺點(diǎn)，獲得比PPF更好的補(bǔ)償特性，是一種理想的電力諧波治理裝置。據(jù)調(diào)查，通信低壓配電系統(tǒng)主要的諧波源設(shè)備為UPS、開(kāi)關(guān)電源、變頻空調(diào)等?，F(xiàn)如今，國(guó)際上已開(kāi)始在工業(yè)和民用設(shè)備上使用APF，并且單機(jī)裝置的容量逐步提高，其應(yīng)用領(lǐng)域從補(bǔ)償用戶(hù)自身的諧波向改善整個(gè)電力系統(tǒng)供電質(zhì)量的方向發(fā)展。

與傳統(tǒng)的PPF相比，APF具有明顯的性能優(yōu)勢(shì)，下表為APF與PPF的主要技術(shù)性能對(duì)比。5、礦產(chǎn)開(kāi)采的變頻器，6、演藝中心的ups、可控硅調(diào)光，7、樓宇的ups、照明，8、冶金化工的整流，9、新能源汽車(chē)的充電器，10、主題游樂(lè)園的變頻器、直流電源，11、地鐵的空調(diào)、照明、ups，12、硅制造的單晶硅爐、多晶硅爐。APF技術(shù)是電力諧波治理技術(shù)的重要發(fā)展方向，安裝APF可以有效濾除系統(tǒng)中的電力諧波，消除由于諧波導(dǎo)致的各種問(wèn)題。安裝、使用APF的意義主要包括以下幾個(gè)方面：

(1)消除各次電壓、電流諧波對(duì)電網(wǎng)的污染和干擾，滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)的要求。

(2)改善電壓質(zhì)量，提高設(shè)備運(yùn)行安全性和可靠性，降低設(shè)備溫升和損耗。

(3)提高系統(tǒng)功率因數(shù)，提高線路和電力設(shè)備利用率。

(4)防止系統(tǒng)共振，提高系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性，預(yù)防設(shè)備故障，保障系統(tǒng)安全。

(5)降低電力損耗、提高設(shè)備效率，節(jié)約電能。

諧波在電網(wǎng)中造成的電力損耗主要有以下3個(gè)方面：

1、危及電網(wǎng)的安全運(yùn)行

大量存在的諧波污染，對(duì)電網(wǎng)的安全運(yùn)行造成了極大威脅。無(wú)源濾波裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低，技術(shù)已比較成熟，但是也存在著難以克服的缺陷：1、濾波特性受系統(tǒng)參數(shù)的影響較大，極易與系統(tǒng)或者其它濾波支路發(fā)生串并聯(lián)諧振。電網(wǎng)中存在諧波電流將會(huì)引起電路電壓與電流的波形產(chǎn)生畸變，會(huì)對(duì)電網(wǎng)中的感應(yīng)式繼電器、晶體管繼電器等繼電保護(hù)檢測(cè)回路造成嚴(yán)重干擾，引起系統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置誤動(dòng)或拒動(dòng)，嚴(yán)重影響了電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2、影響設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行

諧波的大量存在，容易引起系統(tǒng)中的電機(jī)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)和噪聲，影響電氣設(shè)備的正常工作。系統(tǒng)中諧波電流的增大，容易造成變壓器局部嚴(yán)重過(guò)熱，使電力電容器、電力電纜等供電設(shè)備溫度升高、絕緣老化、壽命縮短以致?lián)p壞等。

3、影響電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

諧波的大量存在，對(duì)電網(wǎng)的發(fā)輸變電各個(gè)環(huán)節(jié)都會(huì)造成影響，可以引起異步電動(dòng)機(jī)增加能量損耗，降低使用效率，可以使各級(jí)電力變壓器的損耗增加，降低實(shí)際使用容量，還會(huì)造成輸電線路損耗增加等等都給電網(wǎng)的容量造成極大浪費(fèi)，降低了電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行指標(biāo)。

為什么要使用有源濾波器？

1、設(shè)備的機(jī)箱或機(jī)柜屏蔽十分完善，但是仍然產(chǎn)生超標(biāo)的輻射發(fā)射;

2、獨(dú)立的設(shè)備沒(méi)有任何電磁干擾的問(wèn)題(輻射發(fā)射和抗擾度完全合格)，但是當(dāng)連接上必要的 外接電纜時(shí)，出現(xiàn)干擾問(wèn)題;

3、在信號(hào)電纜線上注入電快速脈沖時(shí)，出現(xiàn)故障;

4、不能通過(guò)輻射抗擾度試驗(yàn);

5、不能通過(guò)電纜束上的傳導(dǎo)敏感度試驗(yàn);

6、不能通過(guò)靜電放電試驗(yàn);

7、電纜中的導(dǎo)線之間或電纜之間相互干擾，導(dǎo)致設(shè)備不能實(shí)現(xiàn)預(yù)定功能。