无源滤波器具有技术简单、运行可靠、维护方便、成本较低等特点,因而至今仍是应用最为普遍的谐波抑制方式。其缺点主要是补偿特性受电网阻抗和运行状态的影响,易和系统发生并联谐振,导致LC滤波器过载甚至烧毁。选择合适的电容器安装地点,可有效避免与电源电抗相互作用而发生并联谐振。
3.2.2 有源电力滤波器
有源电力滤波器(Active Power Filter, APF)是一种用于动态无功补偿和谐波抑制的新型电力电子补偿器,核心部件为逆变器(与静止同步补偿器STATCOM的结构和原理类似),具有电力电子变流器的高可控性和快速响应性。
有源电力滤波器的系统构成如图7-13所示。APF采用与无源滤波器完全不同的原理,它能主动向交流电网注入补偿电流。补偿电流的幅值与负载流入电网的谐波电流大小相等,相位差180°,从而抵消谐波源所产生的谐波电流,以使谐波源产生的谐波电流不会流入公共电网。
APF对谐波的频率和幅值都能进行跟踪,可以对谐波进行实时补偿,并且补偿特性不受电网阻抗的影响。APF还能有效地解决无源滤波器存在的不足,是电力系统无功补偿、谐波治理的发展方向,因而受到广泛的重视和越来越多的应用。
有源电力滤波器可以单独使用,也可以和LC滤波器混合使用。
3.3 分布式电源并网逆变器兼起补偿作用
现在的分布式电源并网逆变器大都采用PWM技术,可以向电网提供正弦波形的、功率因数为1.0的绿色电能。
受到可再生能源自然条件的影响,分布式电源的输出能量不稳定,于是造成分布式电源的实际的发电功率常常小于并网逆变器的设计容量。在实际运行中,分布式电源的并网逆变器存在很大的容量冗余。
考虑到分布式电源并网逆变器与电压型APF在结构和控制方法上有很多相似之处,可以通过适当的控制策略,使分布式电源并网逆变器在向电网输送能源的同时,还实现APF的功能,即同时向电网提供所需要的谐波电流和无功功率。这样既可以充分利用逆变器的冗余容量,又可以实现谐波和无功功率的就近补偿。
当然,分布式电源配备的电力电子转换设备不可能完全代替传统电网中改善电能质量的技术设备。但是,如果让分布式电源的并网逆变器兼起补偿作用,不仅可以提高接入点的电能质量水平,而且还能降低无源滤波器和有源滤波器的安装需求,节约大量的谐波治理投资,会带来巨大的经济和社会效益。
3.4 合理接地
一旦谐波源产生了谐波,除了采用滤波器进行吸收以外,发电机组和升压变压器的接地安排,也可以在限制谐波电流方面起到很大的作用。接地点的选择可以阻塞或减少注入电力系统的三次谐波。通常频次为3的整数倍的谐波可以被限制在电源处,而不至于传播到电网中。