电力品质的好坏为当前现代无功补偿发展时,所需面临的一个主要课题。现代企业为了有效的提升生产的效率,近几十年来,大量广泛的电力电子技术被应用在各种的系统设备中,造成了因为电力谐波过大,三相不平衡负载、电压闪烁、电磁场增加、电压及电流突波及功率因素降低等因素而影响了供电系统的电力品质,因而需大幅的提升因电力品质降低而造成的用电危机。
■ 谐波存在电力系统中将可能引起若干问题
- 系统或负载过电压、过电流
- 因集肤效应因而引起的电缆温升破坏及严重降压
- 变压器马达及发电机等的铜损、铁损增加而过温
- 开关设备及电驿异常跳脱
- 自动控制设备及计算机运作异常
- 共振放大导致电容器破坏
- 计量仪表误差扩大
- 感应磁场造成电话干扰
- 电压波形失真及功因低落
■ 主动式滤波器由以下组成
- 高频交流电感及电容滤波器组 - 缓起动电磁接触器电路组 - 高频切换IGBT变流器
- 直流侧电容器组 - EMI滤波
■ 主动式滤波器的工作原理
主动式滤波器之补偿行为乃藉由侦测谐波负载的电流波形,再由主动式滤波器注入相同大小及相角相反之谐波组合使之混合,则电源侧所看到之电流波形已是被消除谐波之正弦波形。如图,In与If的抵消使得Is成理想的正弧波。
作为使用一新式技术发展而成之主动式电力滤波器,其使用数字信号处理器(DSP)的运用来达到精密而可程序化设定的控制模式,来补偿非线性负载之谐波达到所要求的标准。
使用主动式滤波器组,无需事先量取供电系统以及负载侧的电源阻抗,只要仔细计算确定所需消除的谐波电流量后,选择型号,确认该型号的额定补偿电流足够即可。甚至在使用中若因负载的变化而谐波量加大,使得原先的滤波器组容量不足,用户也不必担心会造成设备损害,因为此时滤波器组将以额定电流补偿输出不会产过载运转。
而且没有谐振放大的问题,故其无需针对系统做任何设定参数谐调(tuning),因而可以装设配置在配电系统的任何位置。而且属于并接(shunt)按装,无须任何串联组件存在于电源端与负载之间,因此极易按装,维护保养时亦不影响负载之操作,而且如欲扩大补偿能力时E也能并联复置运转。
最重要一点是在任何负载变化下,均可将谐波管制在5%以下。
■主动式滤波器原理框图