有源混頻器（APF）在工程應(yīng)用中，首先要考慮的是成本和技術(shù)可行性。 因此，圍繞APF如何適應(yīng)大容量、大電流、低成本和多功能的要求，結(jié)合無源混頻器PF的工作特點(diǎn)，Akagi和Mohan等學(xué)者提出采用無源混頻器PF和有源混頻器APF組成的互補(bǔ)混合組合形式——混合式有源功率混頻器（HAPF），又稱電力線功率調(diào)節(jié)器（Power...
有源混頻器（APF）在工程應(yīng)用中，首先要考慮的是成本和技術(shù)可行性。 因此，圍繞APF如何適應(yīng)大容量、大電流、低成本和多功能的要求，結(jié)合無源混頻器PF的工作特點(diǎn)，Akagi和Mohan等學(xué)者提出采用無源混頻器PF和有源混頻器APF組成的互補(bǔ)混合組合形式——混合有源功率混頻器（HAPF），又稱電力線功率調(diào)節(jié)器（，簡稱APLC）。
它將PF結(jié)構(gòu)簡單、容量大的特點(diǎn)與APF補(bǔ)償性能好的優(yōu)點(diǎn)有機(jī)地結(jié)合起來，進(jìn)行紋波電壓補(bǔ)償和消除干擾，較好地解決了配電系統(tǒng)中出現(xiàn)的大部分電能質(zhì)量問題。 性價比高。
由無源和有源混頻器組成的混合混頻器有兩種基本連接方式：串聯(lián)混合混頻器（SHAPF）、并聯(lián)混合混頻器（PHAPF）和串并聯(lián)混合有源功率混頻器。
系列混合攪拌機(jī) (SHAPF)
彭方正于1988年提出了由串聯(lián)APF和并聯(lián)無源混頻器PF組成的混合有源功率混頻器（Power，簡稱SHAPF），其結(jié)構(gòu)如圖4所示，其中APF可以看作是壓控電流源，因?yàn)镻F的存在使得電源電流無法直接加到APF的逆變橋上。 大部分紋波由低成本的無源混頻器濾除，因此APF的容量可以很小，而器件的容量可以做得很大。
串聯(lián)APF可以看作是與系統(tǒng)串聯(lián)的受控電流源，其輸出電流與紋波電壓成反比。 該方案結(jié)合了無源混頻器和有源功率混頻器的優(yōu)點(diǎn)，混頻性能好，但容量較小，易于應(yīng)用于大電流系統(tǒng)； 缺點(diǎn)是對電網(wǎng)中的紋波電流特別敏感。 。
圖 4 由串聯(lián) APF 和并聯(lián) PF 組成的混合有源功率混頻器的結(jié)配置
并行混合混合器 (PHAPF)
并聯(lián)混合混頻器的PHAPF結(jié)構(gòu)分為并聯(lián)APF和并聯(lián)PF組成的混合有源功率混頻器、并聯(lián)APF和串聯(lián)PF組成的混合有源功率混頻器。 主要適用于APF、PF分段抑制紋波的場合，如APF抑制低頻段，PF抑制高頻段，反之亦然。
圖5 并聯(lián)APF和并聯(lián)PF組成的混合有源功率混頻器的結(jié)點(diǎn)分布
圖5所示為并聯(lián)APF和并聯(lián)PF組成的混合有源功率混頻器的結(jié)點(diǎn)和布局。 PF主要補(bǔ)償高階紋波，是聯(lián)發(fā)科混頻器。 APF起到紋波補(bǔ)償?shù)淖饔茫虼薃PF的容量很小。 而且并聯(lián)APF和并聯(lián)PF的結(jié)構(gòu)要承受基波電流，不適合高壓系統(tǒng)的應(yīng)用； 同時，APF與PF之間、電網(wǎng)與APF之間都存在紋波通道電芯串聯(lián)和并聯(lián)區(qū)別，這可能會使APF注入電網(wǎng)的紋波流入PF和系統(tǒng)。
圖6顯示了由并聯(lián)APF和串聯(lián)PF組成的混合有源功率混頻器的光分布。 該方法中，由于PF主要補(bǔ)償紋波和無功功率，因此PF器件體積較大，成本較高，不適合大規(guī)模應(yīng)用。 容量無功補(bǔ)償場合。
APF對PF起到補(bǔ)充作用。 APF去除了殘余紋波電壓，改善了PF的檢測特性，同時消除了PF與系統(tǒng)阻抗之間的諧振以及參數(shù)變化對混頻系統(tǒng)性能的影響。 APF不承受交流電源基波電流，因此裝置容量較小，初期投資較低。 同時具有安裝維護(hù)簡單、無功、紋波補(bǔ)償療效好等特點(diǎn)。
但由于變壓器的耦合效應(yīng)，基波無功電壓流經(jīng)APF，降低了APF的容量，限制了APF在小型變電站的應(yīng)用。
圖 6 由并聯(lián) APF 和串聯(lián) PF 組成的混合有源功率混頻器的結(jié)配置
串并聯(lián)混合有源功率混合器
1994年等提出了串聯(lián)APF和并聯(lián)APF混合的方法，結(jié)合串聯(lián)APF和并聯(lián)APF的優(yōu)點(diǎn)，組成完整的用戶電力裝置，解決電能質(zhì)量的綜合問題，稱為統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器（UPQC）。 原理框圖如圖7所示。
串聯(lián)的APF將電源與負(fù)載和無源混頻器隔離，防止電源的紋波電流流入負(fù)載端，同時防止負(fù)載的紋波電壓流入無源混頻器; 并聯(lián)的APF提供了零阻抗紋波大道，使得負(fù)載中的紋波電壓不會在無源混頻器上形成紋波電流。
因此，這些統(tǒng)一的電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器可以實(shí)現(xiàn)短時不間斷供電、儲能、無功補(bǔ)償、紋波抑制、消除電流波動和閃變、維持系統(tǒng)電流穩(wěn)定等功能。 它們被認(rèn)為是最理想的有功功率混頻器結(jié)構(gòu)。 這些結(jié)構(gòu)可用于單相和三相系統(tǒng)。 其主要缺點(diǎn)是成本高、控制復(fù)雜。
圖 7 串并聯(lián)混合有源功率混合器結(jié)照明
如今，電力電子器件的應(yīng)用越來越廣泛電芯串聯(lián)和并聯(lián)區(qū)別，紋波污染問題也越來越嚴(yán)重。 有源功率混頻器是整流紋波的有效工具，是解決當(dāng)前我國電能質(zhì)量污染嚴(yán)重狀況的有效措施。
由于有源功率混頻器容量大、成本高，運(yùn)行時需要消耗大量電能，制造大功率、響應(yīng)速度快的有源功率混頻器存在一定難度，限制了推廣以及 APF 的使用。 特別是在變電站或小型工礦企業(yè)等高壓大功率場合，無法應(yīng)用。
因此，進(jìn)一步改進(jìn)和增強(qiáng)混合型有源功率混頻器的組合方案和工作性能以滿足各種補(bǔ)償要求已逐漸成為紋波抑制領(lǐng)域的熱門研究課題，也是有源混頻技術(shù)的發(fā)展方向。未來。
（本文選自《電氣技術(shù)》，原標(biāo)題為《有源混頻器在電網(wǎng)紋波調(diào)節(jié)中的應(yīng)用》，作者為李崇華。）
有功功率
