摘　要:提出了一种基于DSP的无源滤波装置的改进方案。将LC滤波主回路的L、C值设计成可分级调整,并以DSP为核心设计了谐波测量电路,提出新的滤波控制策略。应用结果表明,和原LC滤波器相比,改进后的无源滤波装置进一步降低了主要谐波电流含量和运行噪声,提高了功率因数。

　　0　引　言

　　在现代工农业生产中,由于生产和节能的需要,大量地应用了非线性负载,尤其是电力电子装置和变频装置,谐波电流大量注入电网。随着科技的发展,生活用电中的非线性负载也越来越多,现代的空调多为变频的,洗衣机、电冰箱也大多使用的是直流电动机(即采用了整流装置),彩电、计算机更是使用了整流电路。这些非线性负载,在节能的同时,也在向电网注入谐波。

　　电网中的谐波使电压与电流波形发生畸变,导致供、配电设备产生附加谐波损耗,降低供、配电设备的效率,影响电力测量和计量仪表的正常工作,甚至导致继电保护装置误动或拒动。同时,谐波还会降低用电设备的效率,缩短用电设备的使用寿命,严重时会导致用电设备烧毁。谐波产生的辐射,会影响临近的其它弱电设备正常工作和人体健康[1]。

　　1　常见滤波器的种类

　　抑制谐波的办法通常有两种:一种是改造谐波源,另一种是滤波(补偿)。改造谐波源往往与电器的其他性能发生冲突,如节能产品的节能效果越好,产生的谐波就越多,要想减少发生的谐波,必须降低其节能效果,或大幅提高其造价。改造谐波源的办法适用于特定的场合及各种电器生产厂家。国家标准规定了有关电器产生谐波的限值,对谐波源的抑制起了一定的作用,但规定允许范围内的谐波还是要流入电网。因此,对于配网来说,主要还是靠滤波的办法进行谐波治理。

　　1.1　无源滤波器

　　电力无源滤波器(TSF)将L、C串联在一起并入电网,通过对L、C参数的适当选择,使LC串联电路在某次谐波的频率点发生串联谐振,阻抗最小,从而起到滤波的作用。由于TSF存在着滤波补偿特性依赖于电网和负载参数,L、C参数的漂移会导致滤波特性的改变,具有负的电压调整效应,同时又体积大、重量大,只能针对某次或某几次谐波进行滤波,容易同系统发生谐振等缺点[2]。

　　1.2　有源滤波器

　　有源滤波器(APF)是一种可动态地补偿谐波、无功及负序电流等的电力电子装置。它实时地检测需要补偿的谐波、无功及负序电流等分量,产生补偿电流与其相互抵消,使得流入电网的电流可按需要控制成为三相对称的正弦波,从而弥补无源滤波器的缺点,获得比无源滤波器更好的补偿特性。

　　APF具有可动态跟踪谐波源的变化进行补偿、体积相对较小、重量较轻等优点,但也有造价较高、运行维护不太方便等缺点,要广泛使用,目前还有一定困难。

　　1.3　混合型滤波器

　　混合型滤波器是将APF与TSF并联使用,其基本思想是利用TSF承担主要的谐波补偿任务,用APF来分担部分补偿任务,并提高整个滤波器的性能。综合型滤波器从某种程度上结合了两种滤波器的优点,是目前研究的方向,但仍然存在运行、维护不太方便的缺点,推广也有一定的难度。