摘要：随着城市化建设的逐渐推进，地铁建设已经成为不可阻挡的趋势，而对地铁供电系统电能质量的维护能够确保地铁运营环境安全可靠。有源滤波技术在地铁供电系统中的广泛应用能够有效的促近地铁的谐波治理工作，相关技术人员需不断提高产品的性价比，在地铁供电系统中进行推广，提高地铁用电设备电能质量。 关键词：有源滤波器技术；地铁供电系统；电能质量;谐波 引言 随着城市经济科技的不断发展，城市化的水平也随之提高，在城市交通中轨道交通的迅猛发展使得城市居民对于出行的需求也有所提高，地铁作为一种大运量高密度的交通工具，越来越广泛的出现在城市交通建设之中,本文主要分析了有源滤波技术在地铁供电系统中的实际应用，通过相关分析希望进一步提高地铁供电系统的安全性与稳定性。真空超导散热器
1 有源滤波器的工作原理 有源滤波器是一种实现谐波动态抑制和无功补偿的电力电子装置。装置通过检测电路检测出电网中电流(电压)的畸变部分,然后采用选择的控制方式来控制功率逆变器产生与电网中谐波成分大小相等、方向相反的补偿电流,注入电网,从而达到抵消电网中的谐波分量，使电 网中电流成分只有基波分量。谐波检测电路对检测速度和实时性要求较高。有源滤波器的工作原理如下:
(1)断路器合闸后,通过预充电阻对DC母线的电容充电,防止通电后对DC母线电容器的瞬间冲击,限制涌流。当母线电压达到额定值后,预充电接触器闭合;
(2)高通滤波器用来吸收高频纹波电流并补偿特定容量的无功功率;
(3)直流电容作为储能元件为通过IGBT逆变器和内部电抗器向外输出补偿谐波电流需要的能量;同时,直流电容器通过电源变换器向控制与监测系统提供工作电源;
柔性触觉传感器 (4)通过外部Ct模块采集电流信号送至谐波检测模块,检测模块将基波成分分离,将谐波成分送至调节和监测模块;调节和监测模块将采集到的负载谐波成分与滤波器的输出补偿电流进行比较,得到的差值作为实施补偿信号输出到驱动电路,触发IGBT逆变器,IGBT逆变器模块产生与谐波大小相等、相位相反的的补偿谐波电流,将补偿谐波电流注入到电网中,从而达到抵消谐波电流,实现滤除谐波的目的。
2有源滤波器的优势
有源滤波器在城市地铁建设中起到了广泛的作用，这一技术指导了地铁电网的谐波治理和无功补偿工作，相比于传统的谐波过滤技术和无源滤波技术而言，有源滤波技术在实
际应用中更加稳定，在工作的过程中能够有效的消除非线性设备产生的谐波，特殊波形的谐波也能够一定程度上进行消除，有源滤波器的应用能够有效的降低地铁电网内低电压总谐波的畸变率，保障了电网的稳定作业。另外，有源滤波器在一定程度上能够提高功率因数，抑制谐振的产生，对变压器和电缆的电压消耗也有一定的保护作用，降低其升温效应。
触控开关 3谐波造成的危害
随着地铁建设的逐渐完善，地铁供电系统内部的通信信号、综合监控以及自动检票等非线性电气设备在实际日常工作的过程中会产生大量的谐波电流，这些谐波电流在电网的阻抗上与原有的电网的基波电压叠加混合产生了一系列的电压畸变。这种谐波与基波电压叠加产生的电压畸变并不是完全无害的电压变化现象，这种畸变对供电质量造成了严重的影响，首先这种谐波对于电网本身的影响在于电网电流的稳定性，不稳定的电流直接影响了地铁供电系统的稳定运作。第二，电网中的谐波产生的电压畸变直接危害着相关接入设备的使用安全，对电子保护系统与控制系统产生一定的干扰，严重的时候有可能直接影响地铁内部列车的行驶安全，对乘客的生命安全和财产安全造成巨大的威胁。
相比之下，谐波电流产生的危害就更大了。一旦产生谐波电流，就会影响电缆的正常
监控
电流量，使电缆的温度升高，影响绝缘的使用寿命并直接降低变压器的额定容量，在电流过量的情况下很容易使断路器开关误动或拒动，使电气测量计量不准确，影响地铁电网的稳定运行。另外，一旦电容器受谐波影响极易发生超负荷现象从而引发火灾等危险，最后，谐波电流会影响相关电器设备，对其产生巨大干扰并产生电网谐振等情况。可以说，谐波对于地铁电网而言危害是非常大的。
4谐波治理方案
当前随着科技的进步和发展，对地铁谐波的治理一般通过两种手段来解决，分别是有源滤波技术和无源滤波技术。本文主要对有源滤波技术进行研究和探讨其应用[2]。
4.1无源滤波技术
简单来说，无源滤波技术是通过电力电容器、电抗器、电阻器等功率器件协同作业成为无缘滤波装置进行过滤谐波的工作的。这一技术目前在抑制谐波以及无功功率补偿中应用相对广泛，通过在地铁的供电系统中设置一个并联谐振的低阻通路从而达到过滤谐波的效果。这种技术相对传统的谐波治理技术而言性价比更高，投资少、效率高、整体施工难度较低、结构简单并且运行和维修也相对方便。但是随着应用的不断深入发现无源滤波技术存在一定问题，一方面，由于滤波的特性使得整体结构受供电系统参数的影响，只能消
除特定的谐波，并且一旦受谐波的电压数据影响可能会对一部分谐波产生放大的误操作。另外，由于无源滤波技术的整体结构较为简单，应对方面也较为单一，使得其在工作的过程中难以协调滤波、调压和无功补偿的要求，谐波电流增大的同时会导致内部元件过载等。
毛竹片 4.2有源滤波技术
相比于无源滤波技术，有源滤波技术主要关注与谐波信号的检测和补偿两方面。简单来说，有源滤波技术通过相关检测电路分析电流中出现的电流电压畸变现象，从而指示功率逆变器产生相应的反谐波电流达到抵消电网中的谐波的目的。这种反谐波电流是与谐波电流完全成分相同大小相等但方向相反的电流，在进行过滤谐波的工作中能够将谐波目标的残留量控制在3%以内。有源滤波技术在工作的过程中相对稳定，可以在功率因数接近于整数1的情况下使用，这种情况下是无法进一步安装无功功率器件的。另外，有源滤波技术能够在无法连续使用电抗器的情况下进行正常的作业，可以说是应用相当稳定的滤波技术了。
表1 地铁变电所0.4kV母线侧有源滤波投退电能参数对比
通过在地铁变电所0.4kV母线侧使用有源滤波技术集中进行谐波及无功补偿治理，能够确保负载电压稳定，提高地铁供电系统电能质量。
4.3 有源滤波的应用前景
地铁的各类负荷具有波动性,如早晚高峰时段负荷大,感性负荷多；夜间时段负荷小，感性负荷少，地铁供电系统谐波种类繁多，功率因数受感性无功影响大，又因地铁大量采用电缆线路,系统的整体功率因数较高。地铁内各类专业设备用电负荷构成复杂,如UPS直流电源、变频器、计算机、空调、电梯和扶梯等设施,谐波成分也杂。地铁各类用电设备均为运营服务,一旦出现问题,将直接影响到地铁的行车安全和人身安全,因此各类用电系统对电网的供电质量要求较高。传统的纯电容功率因数补偿装置容易与谐波源发生谐振,进而将谐波放大;已运营的地铁变电所常出现无功补偿电容器因超标的高次谐波造成鼓肚或烧毁。另外由于谐波电流的超标,加大了电能损耗,制约了节能设备的应用,不利于节电和地铁建设的可持续发展。通过对有源滤波和无源滤波的性能对比,可见采用有源滤波是消除地铁供电系统谐波危害的优选方案。
结束语
随着城市经济科技的不断发展，城市化的水平也随之提高，在城市交通中轨道交通的
海上应急通信系统
迅猛发展使得城市居民对于出行的需求也有所提高，地铁作为一种大运量高密度的交通工具，越来越广泛的出现在城市交通建设之中,本文主要分析了有源滤波技术在地铁供电系统中的实际应用，通过相关分析希望进一步提高地铁供电系统的安全性与稳定性。
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