弧焊逆变电源中有源与无源滤波介绍

 滤波干扰是影响弧焊逆变电源工作的主要原因之一，其不仅影响着电路的工作效率，甚至还可能导致危险情况出现。因此，对于弧焊逆变电源的谐波抑制就显得异常重要。

无源滤波器

传统的谐波抑制和无功功率补偿的方法是电力无源滤波技术，又称间接滤除法，即使用电力电容器等无源器件构成无源滤波器，与需要补偿的非线性负载并联，为谐波提供一个低阻通路，同时提供负载所需的无功功率。具体而言是将畸变的50Hz正弦波分解成基波及相关的各次主谐波成分，然后采用串联的谐振原理，将由L、C(或者还有R)组成的各次滤波支路调谐(或偏调谐)到各主要谐波频率形成低阻通道而将其滤除。它是在已产生谐波的情况下，被动地防御，减轻谐波对电气设备的危害。

无源滤波方案成本低，技术成熟，但是也存在以下不足：

(1)滤波效果受系统阻抗的影响;

(2)由于其谐振频率固定，对于频率偏移的情况效果不好;

(3)与系统阻抗可能发生串联或并联谐振，造成过负荷。

在中小功率场合，正逐步被有源滤波器所替代。

有源滤波器(ActiveFi1ter，简称AF)

早在20世纪70年代初，就有学者提出有源功率滤波器的基本原理，但由于当时缺乏大功率开关元件和相应的控制技术，只能用线性放大器等方法产生补偿电流，存在着效率低、成本高、难以大容量化等致命弱点而未能实用化。随着电力半导体开关元件性能的提高，以及相应的PWM技术的发展，使得研制大容量低损耗的谐波电流发生器成为可能，从而使有源滤波技术走向实用化，当系统中出现谐波发生源时，用某种方法产生一个和谐波电流大小相等、相位相反的补偿电流，且和成为谐波发生源的电路并联连接来抵消谐波发生源的谐波，使直流侧的电流仅为基波分量，不含有谐波成分。

当谐波发生源产生的谐波不能被预计出是何种高次谐波电流，且随时发生变化时，则必须从负载电流il中检测出谐波电流ih信号，经检测后的谐波电流ih信号，经过调制器进行调制，并按制定的方法转换为开关方式控制电流逆变器工作方式，使电流逆变器产生补偿电流ifm并注入到电路中，以便抵消谐波电流ih逆变主电路一般采用DC/AC全桥式逆变器电路，其中的开关元件可用GTO、GTR、SIT或IGBT等大功率可控型电力半导体元件，借助开关元件的通断，控制输出电流波形，产生所需的补偿电流。

电力有源滤波器作为抑制电网谐波和补偿无功功率，改善电网供电质量最有希望的一种电力装置，与无源电力滤波器相比，具有以下优点：

(1)实现了动态补偿，可对频率和大小都变化的谐波以及变化的无功功率进行补偿，对补偿对象的变化有极快的响应。

(2)可同时对谐波和无功功率进行补偿，且补偿无功功率的大小可做到连续调节。

(3)补偿无功功率时不需储能元件，补偿谐波时所需储能元件容量也不大。

(4)即使补偿对象电流过大，电力有源滤波器也不会发生过载，并能正常发挥补偿作用。

(5)受电网阻抗的影响不大，不容易和电网阻抗发生谐振。

(6)能跟踪电网频率的变化，故补偿性能不受频率变化的影响。

 (7)既可对一个谐波和无功功率单独补偿，也可对多个谐波和无功功率集中补偿。