有源滤波器简称APF,无源滤波器简称FC。这两者在原理和滤波效果等方面有许多不同。
有源电力滤波器(Active Power Filter,简称APF)是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置,它能够对大小和频率都变化的谐波以及变化的无功进行补偿。
之所以称为有源,顾名思义该装置需要提供电源(用以补偿主电路的谐波),其应用可克服LC滤波器等传统的谐波抑制和无功补偿方法的缺点(传统的只能固定补偿),实现了动态跟踪补偿,而且可以既补谐波又补无功;三相电路瞬时无功功率理论是APF发展的主要基础理论;APF有并联型和串联型两种,前者用的多;并联有源滤波器主要是治理电流谐波,串联有源滤波器主要是治理电压谐波等引起的问题。有源滤波器同无源滤波器比较,治理效果好,主要可以同时滤除多次及高次谐波,不会引起谐振,但是价位相对高!
有源电力滤波器,是采用现代电力电子技术和基于高速DSP器件的数字信号处理技术制成的新型电力谐波治理专用设备。它由指令电流运算电路和补偿电流发生电路两个主要部分组成。指令电流运算电路实时监视线路中的电流,并将模拟电流信号转换为数字信号,送入高速数字信号处理器(DSP)对信号进行处理,将谐波与基波分离,并以脉宽调制(PWM)信号形式向补偿电流发生电路送出驱动脉冲,驱动IGBT或IPM功率模块,生成与电网谐波电流幅值相等、极性相反的补偿电流注入电网,对谐波电流进行补偿或抵消,主动消除电力谐波。
下图为有源滤波器原理图。
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,使谐波流入到滤波装置中。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。
无源滤波器具有结构简单、成本低廉、运行可靠性较高、运行费用较低等优点,至今仍是被广泛应用谐波治理方法。
LBFC系列无源滤波补偿装置,主要由滤波电容器、滤波电抗器、无感电阻组成的LC滤波电路,根据谐波电流的成分、大小及无功需求来设计各滤波支路,采用专业仿真软件计算、设计、校验,使装置设计最优化,能够在降低成本的同时,高效滤除系统谐波、补偿无功。特别适用于变频器负载系统、,能够解决负载所在系统发热升温、噪声增大、电容补偿投切不上、电路元器件损毁等谐波电流过高引起的危害和故障。
有源滤波器和无源滤波器的主要区别在于:
1.成本价格:有源滤波器价格较高,无源滤波器相对便宜。
2.原理构成:有源滤波器主要是通过晶闸管控制,当有谐波产生时会产生大小相等,方向相反的电流来抵消谐波电流;无源滤波器则是通过电容+电抗的组合LC回路对谐波产生低阻抗,让谐波电流流入到滤波装置中。
3.滤波效果:有源滤波器能够实现动态滤波,自动跟踪补偿电网中变化的谐波电流,具有高度可控性和快速响应性,补偿性能不受电网频率波动影响,滤波特性不受系统阻抗的影响,可消除与系统阻抗发生谐振的危险。先进的算法使得本设备能够在100us时间内计算出下一个开关频率的输出,故而响应速度不超过100us,对于变化较为频繁的谐波能够实行快速的补偿;而无源滤波器则由于结构简单,无法达到实时快速动态的效果,滤波效果比有源滤波器有一定差距。
4.应用范围:有源滤波器由于成本较高,多用于容量较小的需求,比如像医疗行业,精密仪器设备、实验室、通讯行业、商场、楼宇等行业;无源滤波器则多用于容量需求较大的行业。如钢厂、风电、电气化铁道及城市轨道交通行业、石化和天然气行业、钢铁与冶金行业、矿山、造船业等各行业。