隨著現(xiàn)代電力社會的發(fā)展，計算機(jī)、空調(diào)、LED屏、節(jié)能燈等設(shè)備的廣泛應(yīng)用，低壓三相系統(tǒng)中的單相整流負(fù)載越來越多，產(chǎn)生的諧波電流對供電系統(tǒng)的影響也越來越大，嚴(yán)重影響了電能質(zhì)量，甚至影響了輸配電系統(tǒng)的安全運(yùn)行。其中，對配電系統(tǒng)影響最嚴(yán)重的是“三次諧波”。

通常情況下，諧波是指電流中所含有的頻率為基波的整數(shù)倍的電量，一般是指對周期性的非正弦電量進(jìn)行傅里葉級數(shù)分解，其余大于基波頻率的電流產(chǎn)生的電量。從廣義上講，由于交流電網(wǎng)有效分量為工頻單一頻率，因此任何與工頻頻率不同的成分都可以稱之為諧波，諧波是正弦波，每個諧波都具有不同的頻率、幅度與相角。諧波可以區(qū)分為偶次與奇次，第三、五、七次編號的為奇次諧波，而二、四、六、八等為偶次諧波，如基波為50Hz時，二次諧波為l00Hz，三次諧波則是150Hz。通俗的講，奇次諧波引起的危害比偶次諧波更多、更大。在平衡的三相系統(tǒng)中， 由于對稱關(guān)系，偶次諧波已經(jīng)被消除了，只有奇次諧波存在。對于三相整流負(fù)載， 出現(xiàn)的諧波電流是6n±1次諧波。

基波與三次、五次、七次諧波的分布

在處理諧波問題時，三次諧波電流需引起特別關(guān)注。三次諧波電流之所以危害很大，是因?yàn)槿沃C波電流在零線上疊加，會導(dǎo)致零線電流過大，造成火災(zāi)隱患。事實(shí)上，二十年前在歐美發(fā)達(dá)國家，很多火災(zāi)是零線過熱導(dǎo)致的?，F(xiàn)在，歐美國家對電子設(shè)備的三次諧波電流進(jìn)行了嚴(yán)格的限制，并在工程中特別關(guān)注和治理。

此時，有源電力濾波器(Active Power Filter，簡稱APF)應(yīng)運(yùn)而生。APF是一種用于動態(tài)抑制諧波、補(bǔ)償無功的新型電力電子裝置，它能夠?qū)Υ笮『皖l率都變化的諧波以及變化的無功進(jìn)行補(bǔ)償。有源濾波器之所以稱為有源，顧名思義該裝置需要提供電源(用以補(bǔ)償主電路的諧波)，其應(yīng)用可克服LC濾波器等傳統(tǒng)的諧波抑制和傳統(tǒng)無功補(bǔ)償方法的缺點(diǎn)(只能固定補(bǔ)償)，實(shí)現(xiàn)了動態(tài)跟蹤補(bǔ)償，而且可以既補(bǔ)諧波又補(bǔ)無功。

有源濾波器HDA-APF原理圖

那么，如何區(qū)分有源濾波器與無源濾波器呢？

若濾波電路由無源元件(電阻、電容、電感)組成，則稱為無源濾波器；若濾波電路不僅由無源元件，還有有源元件(雙極型管、單極性管、集成運(yùn)放)組成，則稱為有源濾波器。

其區(qū)別主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

(1)有源濾波器是電子的，無源濾波器是機(jī)械的；

(2)有源濾波器是檢測到某一設(shè)定好的諧波次數(shù)后抵消它，無源濾波器是通過電抗器與電容器的配合形成某次諧波通道吸收諧波；

(3)采用無源濾波器因?yàn)橛须娙萜鞯脑颍钥商岣吖β室蛩?；采用有源濾波器只是消除諧波與功率因素?zé)o關(guān)；

(4)有源濾波器造價是無源濾波器的幾倍以上，維護(hù)成本較高；無源濾波器造價相對較低，技術(shù)較成熟，安裝后基本免維護(hù)；

(5)有源濾波器用于小電流，無源濾波器可用于大電流。

考慮到用電系統(tǒng)的安全性、可靠性，一般按照諧波計算值的1.3倍左右設(shè)計，作為最終諧波容量來配置有源濾波器APF。對于諧波治理改造的項目，一般在參考設(shè)備滿負(fù)荷運(yùn)行的情況下，進(jìn)行電能質(zhì)量測量后，再根據(jù)準(zhǔn)確的測量結(jié)果制定具體的諧波治理方案。集中治理的選型方案，有源電力濾波柜建議安裝在無功補(bǔ)償柜與出線柜之間，這樣電流采樣回路最短，接線更簡單，成本最經(jīng)濟(jì)。