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弧焊逆變電源常用的諧波抑制措施

 
 

 

  1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並聯,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,然後采用串聯的諧振原理,將由L,C(或者還有R)組成的各次濾波氬焊機支路調諧(或偏調諧)到各主要諧波頻率形成低阻通道而將其濾除[2-3]。它是在已產生諧波的情況下,被動地防禦,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(1)濾波效果受系統阻抗的影響;(2)由於其諧振頻率固定,對於頻率偏移的情況效果不好;(3)與系統阻抗可能發生串聯或並聯諧振,造成過負荷。

  在中小功率場合,正逐步被有源濾波器所替代。

  2有源濾波器(ActiveFilter,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,但由於當時缺乏大功率開關元氬焊機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技術的發展,使得研制大容量低損耗的諧波電流發生器成為可能,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,且和成為諧波發生源的電路並聯連接來抵消諧波發生源的諧波,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,經檢測後的諧波電流ih信號,經過調制器進行調制,並按制定的方法轉換為開關方式控制電流逆變器工氬焊機作方式,使電流逆變器產生補償電流ifm並注入到電路中,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,改善電網供電質量最有希望的一種電力裝置,與無源電力濾波器相比,具有以下優點(1)實現了動態補償,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氬焊機調節;(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生過載,並能正常發揮補償作用;(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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