APF濾波補(bǔ)償裝置 安科瑞
安科瑞 師晴晴
江蘇安科瑞電器制造有限公司 江蘇江陰
背景
與傳統(tǒng)諧波治理技術(shù)相比，有源電力濾波器作為凈化電網(wǎng)污染，改善供電質(zhì)量的一種**裝置，具有明顯的優(yōu)勢(shì)。大功率電力電子技術(shù)和控制技術(shù)的不斷發(fā)展，APF的成本逐漸降低，在我國(guó)必將有廣闊的應(yīng)用前景，與此同時(shí)，此裝置在農(nóng)村電網(wǎng)治理上也必然得到廣泛應(yīng)用。
一、諧波治理技術(shù)的演變大致經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段：
1.無(wú)緣濾波設(shè)備。主要針對(duì)高壓專線電網(wǎng)中的諧波問(wèn)題，電弧爐、中頻爐等大容量非線性負(fù)荷，諧波的治理技術(shù)采用無(wú)源濾波技術(shù)-LC濾波回路，主要通過(guò)了解電網(wǎng)線路阻抗，有針對(duì)性地設(shè)計(jì)特征次諧波LC 濾波回路，實(shí)現(xiàn)對(duì)固定次數(shù)的諧波濾出，但有諧振的危險(xiǎn)，對(duì)設(shè)計(jì)方案、元器件性能、檢測(cè)數(shù)據(jù)有較高要求，無(wú)法滿足系統(tǒng)變化的需求。
2.串抗型電容器或消諧電容器。采用電容器回路安裝電抗器的技術(shù)保護(hù)補(bǔ)償電容器來(lái)達(dá)到抑制諧波的作用，其一般只能多減少30%左右的諧波流入電網(wǎng)，因此該技術(shù)不能減少諧波源增加對(duì)公用電網(wǎng)所造成的危害。
3.有源電力濾波器（APF）。隨著諧波問(wèn)題逐漸由專用電網(wǎng)向公用電網(wǎng)轉(zhuǎn)移，有源濾波技術(shù)快速發(fā)展，成為目前行業(yè)技術(shù)發(fā)展的主流：一方面，公用電網(wǎng)負(fù)載容量普遍較小、數(shù)量眾多，產(chǎn)生的諧波次數(shù)和諧波量波動(dòng)大，采用無(wú)源濾波技術(shù)不但不能解決諧波問(wèn)題而且有可能引起諧振；另一方面，公用電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償大多采用集中補(bǔ)償，諧波抑制技術(shù)易造成補(bǔ)償回路過(guò)載， 而有源濾波技術(shù)從補(bǔ)償電網(wǎng)中檢測(cè)出諧波電流和基波無(wú)功， 由補(bǔ)償裝置產(chǎn)生一個(gè)與該諧波電流大小相等而方向相反的補(bǔ)償電流，從而使電網(wǎng)電流只含基波成分，同時(shí)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償基波無(wú)功功率，使電網(wǎng)無(wú)功功率因數(shù)達(dá) 0.99。 有源濾波技術(shù)能對(duì)頻率和幅值都變化的諧波及無(wú)功功率進(jìn)行跟蹤補(bǔ)償，且補(bǔ)償特性不受電網(wǎng)阻抗的影響。
我司產(chǎn)品ANAPF（有源電力濾波器）采用模塊式安裝方式，可自由搭配數(shù)量，可通過(guò)并聯(lián)模塊進(jìn)行擴(kuò)容。對(duì)于ANSVG.ANAPF此類電力電子裝置，控制和變換的關(guān)鍵是基于全控的 IGBT 器件，
二、工作原理
1.ANAPF 模塊工作原理
ANAPF系列有源電力濾波器并聯(lián)在含諧波負(fù)載的低壓配電系統(tǒng)中，能夠?qū)?dòng)態(tài)變化的諧波電流進(jìn)行快速實(shí) 時(shí)的跟蹤和補(bǔ)償。其原理為：ANAPF 系列有源電力濾波器通過(guò) CT 采集系統(tǒng)諧波電流，經(jīng)控制器快速計(jì)算并提取 各次諧波電流的含量，產(chǎn)生諧波電流指令，通過(guò)功率執(zhí)行器件產(chǎn)生與諧波電流幅值相等方向相反的補(bǔ)償電流，并 注入電力系統(tǒng)中，從而抵消非線性負(fù)載所產(chǎn)生的諧波電流。
2.ANAPF 整機(jī)工作原理
有源電力濾波器是一種用于補(bǔ)償無(wú)功、諧波治理以及不平衡調(diào)節(jié)的新型電力電子裝置；智能控制系統(tǒng)主動(dòng)根據(jù)系 統(tǒng)的線性動(dòng)態(tài)需求，自動(dòng)調(diào)節(jié)模塊的輸出；ANAPF整機(jī)主要是由ANAPF模塊組成；能完成更大容量的無(wú)功功率的補(bǔ) 償，整機(jī)通過(guò)一個(gè)7寸觸摸屏實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。觸摸屏通過(guò)RS485與ANAPF模塊進(jìn)行通信。
三、產(chǎn)品特點(diǎn)
1) 補(bǔ)償方式靈活：既可補(bǔ)諧波，又可兼補(bǔ)無(wú)功，可對(duì) 2-51 次諧波進(jìn)行全補(bǔ)償或次諧波進(jìn)行補(bǔ)償；
2) 可治理三相不平衡；
3) 線性補(bǔ)償，響應(yīng)時(shí)間≤5ms；
4) 具有人性化的人機(jī)交互界面，可通過(guò)該界面看到系統(tǒng)和本體的實(shí)時(shí)電能質(zhì)量信息，操作簡(jiǎn)單，可以遠(yuǎn)控，也可以本控；
5) 采用進(jìn)口 IGBT，功率密度大，可靠性高；
6) 采用 DSP 高速檢測(cè)和運(yùn)算的數(shù)字控制系統(tǒng)；
7) 監(jiān)控以及顯示具備遠(yuǎn)程通訊接口，可以通過(guò) PC 機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控；
8) 標(biāo)準(zhǔn)模塊化設(shè)計(jì)，縮短交付周期，同時(shí)提高了使用的可靠性和可維護(hù)性。
四、應(yīng)用場(chǎng)所
1.商業(yè)中心
2.數(shù)據(jù)中心
3.變頻行業(yè)
4.光伏行業(yè)
5.港口/油田
6.化工/冶煉
五、有源電力濾波器的好處
1、提高企業(yè)設(shè)備的供電質(zhì)量，提供設(shè)備運(yùn)行的可靠性，減少因設(shè)備誤動(dòng)作而造成的經(jīng)濟(jì)損失。
2、降低用電設(shè)備發(fā)熱，減少絕緣老化，從而提高設(shè)備的使用壽命，減少設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用。
3、減少電容器的諧振幾率，提高用電安全。
4、減少諧波產(chǎn)生的電磁干擾，保障弱點(diǎn)系統(tǒng)正常工作。
5、滿足國(guó)家及地方標(biāo)準(zhǔn)要求，避免罰款。
六、有源電力濾波器終實(shí)現(xiàn)的目的
1、提高企業(yè)設(shè)備的供電質(zhì)量，提供設(shè)備運(yùn)行的可靠性，減少因設(shè)備誤動(dòng)作而造成的經(jīng)濟(jì)損失。
2、降低用電設(shè)備發(fā)熱，減少絕緣老化，從而提高設(shè)備的使用壽命，減少設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用。
3、減少電容器的諧振幾率，提高用電安全。
4、減少諧波產(chǎn)生的電磁干擾，保障弱點(diǎn)系統(tǒng)正常工作。
5、 滿足國(guó)家及地方標(biāo)準(zhǔn)要求，避免罰款。
電力系統(tǒng)中理想的電壓、電流波形都是頻率為50Hz的正弦波，但是非線性電力設(shè)備 （大功率可控硅、變頻器、UPS、開關(guān)電源、中頻爐等）的廣泛應(yīng)用產(chǎn)生了大量畸變的諧波電流，諧波電流耦合在線路上產(chǎn)生諧波電壓。對(duì)非正弦的畸變電流作傅立葉級(jí)數(shù)分解，其中頻率與工頻相同的分量為基波，頻率是基波頻率整數(shù)倍的分量為諧波。諧波是電能質(zhì)量的重要指標(biāo)。因此有波濾波器是消除諧波的有力**
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