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有源滤波器与无源滤波器性能的比较

来源:机房360 作者:机房360整理 更新时间:2010/11/12 13:08:04

摘要:本文为大家讲述UPS的一些基本技术知识,具体为您讲述有源滤波器与无源滤波器性能的比较。

  本文介绍的治理系统谐波的各种方法都在实际中得到了广泛的应用。为了便于比较,将这些方法按工作原理概括为以下4种:

●l2脉冲整流+LC滤波器;   
●LC无源滤波器;   
●功率因数校正PFC整流器;   
●有源滤波器。

由于工作原理的不同,其谐波治理的效果和在系统中的配置方法也就存在着明显的差别,我们可从以下几个方面对这4种形式做出定量和定性的比较,见表所示。

   
表4种滤波形式的性能比较


  
表中给出了4种结构的谐波滤波器性能差别,下面分别就谐波抑制工作原理、谐波抑制效果、谐波频率对滤波效果的影响、系统配置能力和负载量对滤波效果的影响等5个方面加以说明。

(1)谐波抑制工作原理
  
无源滤波器是在谐波传输路径上设置"陷波"环节,它只对设计指定的频率的谐波呈现低阻抗,对偏离此频率的谐波则呈现高阻抗,即失去滤波作用。12脉冲整流器虽然把6脉冲变成为12脉冲,但它必须配置11次LC滤波器,两者配合才能达到较理想的滤波效果,对于频率偏离11次的谐波,则没有滤波效果。

PFC整流器和有源滤波器则不然,前者是在UPS输入整流器中抑制谐波电流的产生,后者是在谐波传输路径上对所有的谐波电流进行反补偿,两种方法可以对系统中的所有谐波成分都进行抑制。

(2)谐波抑制效果
  
表中定量地比较了4种形式对谐波的抑制效果,显然有源滤波器和PFC整流对所有的谐波成分都表现出了优越的滤波效果。通常是用系统谐波输入总量THDI和输入功率因数pFC来衡量滤波效果。从表中还可以看出,只有有源滤波器和PFC整流可以达到抑制谐波的最佳效果,THDI<4%.PF>0.99。

(3)谐波频率对滤波效果的影响

这里是指系统谐波频率变化对滤波器滤波功能的影响。特别是作为专用的系统滤波器,滤波频谱很窄,通常只对设定的谐波频率有较理想的效果,而对远离设定频率的谐波几乎没有滤波功能。这是因为无源滤波器具备最佳滤波效果的条件是LCω2=1,当设计针对n次谐波滤波时,LC(2лfn)2=1时滤波环节对该次谐波的阻抗最低,"陷波"效果最理想。显然,当谐波频率减小或增大时,该环节的阻抗会迅速增大。

在实际应用中,系统谐波频谱会随系统设备工作状态变化和设备增减而变化,此时无源滤波器会降低滤波效果直至失去滤波作用,严重时还会引起系统振荡,出现谐波放大现象。而PFC整流和有源滤波器对各次谐波都有抑制作用,所以当谐波频率变化时,不会对滤波效果产生任何影响。各种滤波器对谐波频率的滤波效果如图1所示。

 

图1各种滤波器对谐波频率的滤波效果

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