省电的有源电力滤波器

省电的有源电力滤波器

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有源电力滤波器是采用IGBT功率器件构成的逆变器对电网谐波进行补偿的设备。IGBT是一种全控的功率器件。为了提高有源电力滤波器的响应速度，需要IGBT有较高的开关速度，通常要达到20kHz。IGBT在关断时，有电流拖尾效应，使IGBT的关断损耗比较大，电压越高，关断损耗越大。同时快恢复二极管的损耗也不可小视。在高速开关频率下，其损耗相当可观。有公司宣称有源电力滤波器产品具有节电的功能，而实际上反而让用户多为有源电力滤波器的损耗多掏电钱。因此降低IGBT损耗是降低有源电力滤波器的损耗，减少用户电费支出的关键。

                  

三电平与两电平结构差别可从上图明显看出，针对380V应用，两电平采用两个1200V电压等级的IGBT，每个IGBT都要承受直流母线电压，三电平采用四个600V电压等级的IGBT，每个IGBT只承受一半的直流母线电压，而通过电平的增加，每个开关周期动作的IGBT数量与两电平一样为两个，但是开关器件的承压为原来的一半，因而功耗极大降低。因此，三电平技术正是解决有源电力滤波器耗电问题的最有效办法。在不同开关频率下，两电平与三电平损耗对比如下



从上图我们可以看出在相同条件，当开关频率达到20kHz时，三电平损耗下降了60%，效果非常明显。真正做到了节约电能。

通过三菱公司的损耗仿真软件，我们可以比较两电平与三电平开关损耗的情况。

对两电平运行状况设计为，模块为CM200DY-24NF



损耗分析为



一个两电平桥臂损耗为518.71W

将同样条件对三电平模块CM200YE4-12F



损耗分析为



一个三电平桥臂损耗为172.04W

可见损耗减少了2/3以上，损耗的大幅度降低，降低了散热的成本，更为用户节省了大量的电费支出，用户可以实实在在感受到三电平技术带来的益处。

通过上面分析，我们可以看到三电平带来的效益是明显的。三电平比两电平在控制、主电路的结构方面更复杂了一些，但是与节约的电能相比，这些是微不足道的。三电平的有源电力滤波器是更加绿色环保的有源电力滤波器，是实实在在省钱的有源电力滤波器。


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