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有源滤波器和无源滤波器的原理及区别

作者:浙江体彩网 发布时间:2020-11-13 03:53 点击:

  有源滤波器和无源滤波器的原理及区别_机械/仪表_工程科技_专业资料。有源滤波器和无源滤波器的原理及区别? 2010-01-09 11:28 无源滤波器:这种电路主要有无源元件 R、L 和 C 组成。 有源滤波器:集成运放和 R、C 组成,具有不用电感、体积小、重量轻等

  有源滤波器和无源滤波器的原理及区别? 2010-01-09 11:28 无源滤波器:这种电路主要有无源元件 R、L 和 C 组成。 有源滤波器:集成运放和 R、C 组成,具有不用电感、体积小、重量轻等优 点。集成运放的开环电压增益和输入阻抗均很高,输出电阻小,构成有源滤波电 路后还具有一定的电压放大和缓冲作用。但集成运放带宽有限,所以目前的有源 滤波电路的工作频率难以做得很高。 无源滤波装置 该装置由电容器、电抗器,有时还包括电阻器等无源元件组成,以对某次谐 波或其以上次谐波形成低阻抗通路,以达到抑制高次谐波的作用;由于 SVC 的调 节范围要由感性区扩大到容性区,所以滤波器与动态控制的电抗器一起并联,这 样既满足无功补偿、改善功率因数,又能消除高次谐波的影响。 国际上广泛使用的滤波器种类有:各阶次单调谐滤波器、双调谐滤波器、二 阶宽颇带与三阶宽频带高通滤波器等。 1)单调谐滤波器:一阶单调谐滤波器的优点是滤波效果好,结构简单;缺点 是电能损耗比较大, 但随着品质因数的提高而减少,同时又随谐波次数的减少而 增加,而电炉正好是低次谐波,主要是 2~7 次,因此,基波损耗较大。二阶单 调谐滤波器当品质因数在 50 以下时,基波损耗可减少 20~50%,属节能型,滤 波效果等效。三阶单调谐滤波器是损耗最小的滤波器,但组成复杂些,投资也高 些,用于电弧炉系统中,2 次滤波器选用三阶滤波器为好,其它次选用二阶单调 谐滤波器。 2)高通(宽频带)滤波器, 一般用于某次及以上次的谐波抑制。当在电弧炉等 非线性负荷系统中采用时,对 5 次以上起滤波作用时,通过参数调整,可形成该 滤波器回路对 5 次及以上次谐波的低阻抗通路。 有源滤波器 虽然无源滤波器具有投资少、效率高、结构简单及维护方便等优点,在现阶 段广泛用于配电网中, 但由于滤波器特性受系统参数影响大,只能消除特定的几 次谐波,而对某些次谐波会产生放大作用,甚至谐振现象等因素,随着电力电子 技术的发展,人们将滤波研究方向逐步转向有源滤波器(Active PowerFliter, 缩写为 APF)。 APF 即利用可控的功率半导体器件向电网注入与谐波源电流幅值相等、相位 相反的电流,使电源的总谐波电流为零,达到实时补偿谐波电流的目的。它与无 源滤波器相比,有以下特点: a. 不仅能补偿各次谐波, 还可抑制闪变, 补偿无功, 有一机多能的特点, 在性价比上较为合理; b. 滤波特性不受系统阻抗等的影响, 可消除与系统阻抗发生谐振的危险; c.具有自适应功能,可自动跟踪补偿变化着的谐波,即具有高度可控性 和快速响应性等特点 滤波器有无源和有源之分,无源滤波器是利用电感、电容和电阻的组合设计构 成的滤波电路, 可滤除某一次或多次谐波,最普通易于采用的无源滤波器结构是 将电感与电容串联,可对主要次谐波(3、5、7)构成低阻抗旁路。有源滤波器 是利用可关断电力电子器件, 产生与负荷电流中谐波分量大小相等、相位相反的 电流来抵消谐波的滤波装置。无源滤波器和有源滤波器,存在以下的区别: 1.工作原理 无源滤波器由 LC 等被动元件组成,将其设计为某频率下极低阻抗,对相应频率 谐波电流进行分流, 其行为模式为提供被动式谐波电流旁路通道;而有源滤波器 由电力电子元件和 DSP 等构成的电能变换设备, 检测负载谐波电流并主动提供对 应的补偿电流, 补偿后的源电流几乎为纯正弦波,其行为模式为主动式电流源输 出。 2.谐波处理能力 无源滤波器只能滤除固定次数的谐波;但完全可以解决系统中的谐波问题, 解决企业用电过程中的实际问题,且可以达到国家电力部门的标准;有源滤波器 可动态滤除各次谐波。 3.系统阻抗变化的影响 无源滤波器受系统阻抗影响严重,存在谐波放大和共振的危险;而有源滤波 不受影响。 4.频率变化的影响 无源滤波器谐振点偏移,效果降低;有源滤波器不受影响。 5.负载增加的影响 无源滤波器可能因为超载而损坏;有源滤波器无损坏之危险,谐波量大于补 偿能力时,仅发生补偿效果不足而已。 6.负载变化对谐波补偿效果的影响 无源滤波器补偿效果随着负载的变化而变化;有源滤波器不受负载变化影 响。 7.设备造价 无源滤波器较低;有源滤波器太高。 应用场合对比分析 1.有源滤波容量单套不超过 100KVA,无源滤波则无此限制; 2.有源滤波在提供滤波时,不能或很少提供无功功率补偿,因为要占容量; 而无源滤波则同时提供无功功率补偿。 3.有源滤波目前最高适用电网电压不超过 450V,而低压无源滤波最高适用 电网电压可达 3000V。 4.无源滤波由于其价格优势、 且不受硬件限制, 广泛用于电力、 油田、 钢铁、 冶金、煤矿、石化、造船、汽车、电铁、新能源等行业;有源滤波器因无法解决 的硬件问题,在大容量场合无法使用,适用于电信、医院等用电功率较小且谐波 频率较高的单位,优于无源滤波。 无源滤波器 无源滤波器,又称 LC 滤波器,是利用电感、电容和电阻的组合设计构 成的滤波电路, 可滤除某一次或多次谐波,最普通易于采用的无源滤波器结构是 将电感与电容串联,可对主要次谐波(3、5、7)构成低阻抗旁路;单调谐滤波 器、双调谐滤波器、高通滤波器都属于无源滤波器。

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