有源電力濾波器的應(yīng)用領(lǐng)域

1、有源電力濾波器應(yīng)用 隨著國(guó)內(nèi)外電力電子技術(shù)的發(fā)展，大量由電力電子開(kāi)關(guān)構(gòu)成的、具有非線性特性的用電設(shè)備廣泛應(yīng)用于冶金、鋼鐵、交通、化工等工業(yè)領(lǐng)域，如電解裝置、電氣機(jī)車(chē)、軋制機(jī)械、高頻爐等，故國(guó)內(nèi)外電網(wǎng)中的諧波污染狀況日益嚴(yán)重。美國(guó)電力科學(xué)研究院EPRI最近的報(bào)告指出，全美因諧波等電能質(zhì)量損失達(dá)幾百億美元。電網(wǎng)中的高次諧波會(huì)造成旋轉(zhuǎn)電機(jī)和變壓器過(guò)熱，使電力電容器組工作不正常，甚至造成熱擊穿損壞；對(duì)電力系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)、調(diào)相機(jī)、繼電保護(hù)自動(dòng)裝置和電能計(jì)量等也有很大危害，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引發(fā)設(shè)備誤動(dòng)作，造成重大事故；諧波污染對(duì)通信、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、高精度加工機(jī)械，檢測(cè)儀表等用電設(shè)備也有嚴(yán)重的干擾。因此，必須采取有效

2、的措施來(lái)消除電網(wǎng)中的高次諧波。   在低壓配電網(wǎng)中這些諧波污染問(wèn)題顯得尤為突出，嚴(yán)重影響到各種類(lèi)大型廠礦的正常生產(chǎn)，如鋼鐵、煤礦、化工、紡織等企業(yè)，以及IT和大規(guī)模微電子集成電路企業(yè)，造成產(chǎn)品報(bào)廢，生產(chǎn)線停產(chǎn)，生產(chǎn)設(shè)備的壽命驟減甚至損壞。   諧波使電網(wǎng)中串、并聯(lián)設(shè)備產(chǎn)生諧波損耗，降低發(fā)電、輸電及用電設(shè)備的效率，大量的三次諧波電流流過(guò)中線時(shí)會(huì)使線路過(guò)熱甚至發(fā)生火災(zāi)。諧波對(duì)計(jì)算機(jī)和數(shù)控設(shè)備具有很大危害，可以影響程序運(yùn)行，破壞數(shù)據(jù)，使信息丟失，導(dǎo)致控制系統(tǒng)誤動(dòng)作。諧波能夠影響各種電氣設(shè)備的正常運(yùn)行，對(duì)電機(jī)、變壓器、電容器、電纜等設(shè)備造成振動(dòng)、過(guò)熱、絕緣老化，

3、嚴(yán)重影響設(shè)備的使用壽命甚至直接造成設(shè)備損壞。   例如大眾汽車(chē)在生產(chǎn)中所產(chǎn)生的諧波直接影響上海安亭電網(wǎng)，且諧波的干擾使得大眾的DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)無(wú)法正常工作。這些諧波污染問(wèn)題帶來(lái)的嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失以及隨著電力市場(chǎng)的發(fā)展趨勢(shì)，政府、企業(yè)和個(gè)人用戶對(duì)電能質(zhì)量越來(lái)越重視，產(chǎn)生諧波污染的用戶需要相應(yīng)的設(shè)備減輕或消除其對(duì)周邊電力系統(tǒng)的影響，電力運(yùn)行管理部門(mén)也會(huì)加強(qiáng)對(duì)相關(guān)企業(yè)的監(jiān)督管理。顯然上述配電網(wǎng)用戶都是本產(chǎn)品的目標(biāo)市場(chǎng)。    目前用戶通常采用并聯(lián)型無(wú)源濾波器來(lái)抑制諧波，但存在不少缺陷?，F(xiàn)在的趨勢(shì)是采用電力電子裝置進(jìn)行諧波補(bǔ)償，即電

4、力有源濾波器(APF)。與前者相比，有源濾波器能對(duì)變化的諧波進(jìn)行迅速的動(dòng)態(tài)跟蹤補(bǔ)償，而且補(bǔ)償特性不受電網(wǎng)阻抗的影響。    有源濾波器的應(yīng)用范圍很廣，從最常用的鋼鐵企業(yè)及其他有色金屬冶煉加工企業(yè)，到煤礦，造紙，化工，玻璃，紡織以及電子和大規(guī)模集成電路芯片制造企業(yè)，以及IT業(yè)所需的大量計(jì)算機(jī)服務(wù)器等，都需要有源濾波器保證其生產(chǎn)線的可靠穩(wěn)定運(yùn)行。有源濾波器的設(shè)計(jì)制造在國(guó)內(nèi)外均處于一個(gè)較初步階段。國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)和研發(fā)該產(chǎn)品的公司很少。目前在國(guó)內(nèi)提供有源濾波器銷(xiāo)售服務(wù)的只有外資企業(yè)，即ABB中國(guó)投資有限公司（上海）的低壓產(chǎn)品部，芬蘭NOKIANCAPACITOR公司，以及法國(guó)

5、梅蘭日蘭電氣有限公司在中國(guó)所設(shè)機(jī)構(gòu)。這幾家公司只提供產(chǎn)品的售前咨詢、銷(xiāo)售安裝和售后技術(shù)服務(wù)，而其技術(shù)核心的研發(fā)，以及設(shè)備元件的生產(chǎn)、裝配和測(cè)試均在國(guó)外完成。并且設(shè)備的價(jià)位很高，給各用戶安全高效的生產(chǎn)運(yùn)行，以及技術(shù)革新，新生產(chǎn)線的引進(jìn)等設(shè)置了較大的資金障礙。    目前國(guó)內(nèi)依然停留在理論仿真、樣機(jī)試驗(yàn)的階段，還沒(méi)有可生產(chǎn)工業(yè)用有源濾波器的企業(yè)，離工業(yè)化、產(chǎn)品化還有較大距離。這樣就造成了少數(shù)的外資公司在有源濾波器系列上處于價(jià)格和技術(shù)的壟斷地位。并且由于國(guó)內(nèi)外電網(wǎng)的不同（結(jié)構(gòu)、電壓等級(jí)、諧波源、諧波次數(shù)等），國(guó)外的產(chǎn)品并不能完全適合我國(guó)電網(wǎng)的應(yīng)用實(shí)際。 

6、60;  但是根據(jù)國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的現(xiàn)狀，我國(guó)在有源濾波器方面的需求在近些年將有較大的增長(zhǎng)。我國(guó)首都北京將在2008年舉辦奧運(yùn)會(huì)，屆時(shí)，諧波問(wèn)題是電能質(zhì)量的主要問(wèn)題，現(xiàn)階段北京奧組委已經(jīng)建立專(zhuān)門(mén)的諧波測(cè)量站，每周定期向國(guó)際奧組委上交諧波狀況報(bào)告，以保證電能質(zhì)量。我國(guó)最大的國(guó)際城市上海將在2010年全年舉辦世界博覽會(huì)，場(chǎng)館對(duì)電能質(zhì)量也提出了更高的要求，上海市也建立了專(zhuān)門(mén)的諧波測(cè)量站，以保證電能質(zhì)量。由此可見(jiàn)，諧波問(wèn)題已成為當(dāng)前電力系統(tǒng)面臨的主要問(wèn)題。    本產(chǎn)品現(xiàn)已通過(guò)科學(xué)技術(shù)鑒定，科技情報(bào)研究所和科學(xué)技術(shù)鑒定報(bào)告均認(rèn)為：本產(chǎn)品已經(jīng)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。因此本產(chǎn)

7、品將立足于國(guó)內(nèi)電網(wǎng)的實(shí)際情況，利用我公司的先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備以及國(guó)內(nèi)較低的制造成本，必將打破該產(chǎn)品為國(guó)外公司壟斷的局面，并生產(chǎn)出符合中國(guó)國(guó)情的先進(jìn)產(chǎn)品，為上海地區(qū)以及全國(guó)的工業(yè)發(fā)展帶來(lái)好的經(jīng)濟(jì)效益。 諧波的危害1.使旋轉(zhuǎn)電機(jī)和變壓器過(guò)熱、振動(dòng)和噪聲，降低變壓器額定容量，縮短電機(jī)使用壽命2.使電力電容器組工作不正常，甚至造成熱擊穿損壞3.使線路損失加大、電纜過(guò)熱、絕緣老化，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使電纜“放炮”4.影響電力系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)、調(diào)相機(jī)、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引發(fā)設(shè)備誤動(dòng)作，造成重大事故 使電能計(jì)量等產(chǎn)生誤差5.嚴(yán)重干擾通信、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、高精度加工機(jī)械，檢測(cè)儀表等用電設(shè)備的使用6.大大提高了

8、電網(wǎng)諧振的可能7.損壞電網(wǎng)中敏感設(shè)備8.導(dǎo)致中線電流過(guò)大，造成中線發(fā)熱甚至火災(zāi)主要應(yīng)用場(chǎng)合1.變頻設(shè)備的應(yīng)用場(chǎng)合 隨著技術(shù)的進(jìn)步，變頻設(shè)備大量應(yīng)用于各類(lèi)場(chǎng)合，變頻設(shè)備會(huì)產(chǎn)生大量的諧波，因此，這類(lèi)場(chǎng)合是有源濾波器主要的目標(biāo)市場(chǎng)之一。2.不穩(wěn)定負(fù)荷的應(yīng)用場(chǎng)合 不穩(wěn)定負(fù)荷不是有源濾波器的主要市場(chǎng)，但它是電力系統(tǒng)一個(gè)極其重要的方面，因?yàn)椴环€(wěn)定的負(fù)荷雖然所占比例不大，但是它們對(duì)電力系統(tǒng)產(chǎn)生的影響卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其它負(fù)荷所造成的影響，因此對(duì)于該類(lèi)應(yīng)用場(chǎng)合也應(yīng)作為有源濾波器的主要市場(chǎng)方向之一。3.鋼鐵廠 鋼鐵廠的電弧爐、軋鋼機(jī)等是主要的諧波發(fā)生設(shè)備，且主要是沖擊性負(fù)荷，對(duì)鋼鐵廠附近的其它負(fù)荷有很大影響。同時(shí)，諧波

9、問(wèn)題對(duì)鋼鐵廠無(wú)功補(bǔ)償?shù)挠绊懞艽?，所以?yīng)以無(wú)功補(bǔ)償和諧波治理同時(shí)處理作為目標(biāo)。4.有色冶金 有色冶金的負(fù)荷除電弧爐性質(zhì)的負(fù)荷外，還由于采用直流濕法冶金而產(chǎn)生大量的直流成分。5.港口機(jī)械 港機(jī)是大型的提升設(shè)備，一般都采用很大的變頻器，因此是港口機(jī)械主要的諧波發(fā)生源，因此對(duì)于該類(lèi)應(yīng)用場(chǎng)合也應(yīng)作為有源濾波器的市場(chǎng)方向之一。6.電氣化鐵路 電氣化鐵路一般使用直流電機(jī)拖動(dòng)，因此是一個(gè)市政方面的主要諧波源。根據(jù)現(xiàn)有上海、北京等地電氣化鐵路的運(yùn)行情況，大多數(shù)系統(tǒng)都安裝了濾波器。預(yù)計(jì)本產(chǎn)品可以達(dá)到電氣鐵路濾波器國(guó)產(chǎn)化的作用。7.高精度自動(dòng)化生產(chǎn)線 高精度自動(dòng)化生產(chǎn)線本身不產(chǎn)生諧波，但是對(duì)于電能質(zhì)量有很高的要求，

10、因此需要在高精度自動(dòng)化生產(chǎn)線的供電側(cè)安裝有源濾波器，以降低諧波對(duì)生產(chǎn)線的影響8.辦公大樓、大型商業(yè)區(qū)等節(jié)能燈和空調(diào)集中場(chǎng)所 辦公大樓、大型商業(yè)區(qū)等節(jié)能燈和空調(diào)集中場(chǎng)所的諧波情況也非常嚴(yán)重，治理方法宜采用集中治理方法，以節(jié)省成本。其典型用戶有：上海寶鋼集團(tuán)公司、上海大眾汽車(chē)有限公司、上海通用汽車(chē)有限公司、北京奧運(yùn)會(huì)各場(chǎng)館、上海世界博覽會(huì)各場(chǎng)館、上海港碼頭、金川有色金屬集團(tuán)公司、上海市明珠線、上海市各大賣(mài)場(chǎng)等等。 電力有源濾波器與無(wú)源濾波器的比較無(wú)源濾波器電力有源濾波器構(gòu)造與原理由單調(diào)濾波器和高通濾波器組成的裝置進(jìn)行諧波補(bǔ)償采用電力電子裝置進(jìn)行諧波補(bǔ)償諧波補(bǔ)償效果 僅對(duì)某些次諧

11、波有好的補(bǔ)償效果好，當(dāng)諧波成分變化時(shí)補(bǔ)償效果變差  不局限于某些次諧波的補(bǔ)償，而且對(duì)變化的諧波進(jìn)行迅速的動(dòng)態(tài)跟蹤補(bǔ)償電網(wǎng)阻抗的影響補(bǔ)償特性受電網(wǎng)阻抗的影響很大補(bǔ)償特性不受電網(wǎng)阻抗的影響諧振現(xiàn)象 特定頻率下，電網(wǎng)阻抗和LC濾波器之間發(fā)生并聯(lián)或串聯(lián)諧振，從而使諧波電流和電壓放大 與系統(tǒng)電網(wǎng)無(wú)諧振現(xiàn)象 上海利思電氣有限公司生產(chǎn)的電力有源濾波器為諧波治理提供了完美的解決方案，采用自主研發(fā)的最新技術(shù)，可以快速準(zhǔn)確地實(shí)時(shí)跟蹤檢測(cè)出諧波，并通過(guò)優(yōu)秀的算法，控制IGBT實(shí)現(xiàn)對(duì)諧波的補(bǔ)償，并同時(shí)提供無(wú)功補(bǔ)償?shù)墓δ?，可以為用戶改善功率因?shù)。本產(chǎn)品能大大地提高電能質(zhì)量、延長(zhǎng)用戶設(shè)備的使

12、用壽命和節(jié)約電能，可以為國(guó)家倡導(dǎo)綠色能源做出重大貢獻(xiàn)。技術(shù)指標(biāo)和電氣參數(shù)諧波電流：THD(I)<5%，TDD<5%，諧波次數(shù)為3次以上的高次諧波諧波電壓：THD(V)<5%，諧波次數(shù)為2至50濾波效果：符合ANSI/IEEE std 519-1992，GB/T 14549-93功率因數(shù)：COSØ>0.95響應(yīng)速度：25KHz額定電壓：220V至6kV，3相或3相4線電壓偏移：±10%額定頻率：50Hz，±5%最大電流：100%沖擊耐壓：ANSI/IEEE std C62.41-1991產(chǎn)品特性可同時(shí)濾除2至50次諧波； 響應(yīng)時(shí)間小于200s

13、，響應(yīng)速度快、控制精度高； 瞬間300%額定容量涌流補(bǔ)償； 采用20kHz的IGBT，完美迅速消除諧波； 可自動(dòng)消除系統(tǒng)諧振； 具有自動(dòng)限流功能，不會(huì)發(fā)生過(guò)載； 可只濾除諧波，或可以同時(shí)濾除諧波和補(bǔ)償無(wú)功； 設(shè)計(jì)選型簡(jiǎn)單，不需要進(jìn)行詳細(xì)的電網(wǎng)分析，只需測(cè)量諧波電流大小 產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)分析  對(duì)于同類(lèi)產(chǎn)品，利思產(chǎn)品能夠在技術(shù)上替代國(guó)外產(chǎn)品，在價(jià)格上具有相當(dāng)大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，而且具有國(guó)家宏觀政策的支持，以及各類(lèi)服務(wù)的優(yōu)勢(shì)，在本公司員工的努力下，在產(chǎn)學(xué)研精誠(chéng)合作下，本產(chǎn)品必然能夠成功進(jìn)入國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)。1.技術(shù)優(yōu)勢(shì)     本公司的電力有源濾波器是由我公司和上海交

14、通大學(xué)共同組建的研發(fā)隊(duì)伍自主研發(fā)并具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)產(chǎn)化的高科技產(chǎn)品，并已申請(qǐng)了國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)。作為掌握自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)內(nèi)企業(yè)，是我國(guó)國(guó)家政策重點(diǎn)支持的對(duì)象；本產(chǎn)品的研究?jī)?nèi)容也是國(guó)家“十五”、“十一五”期間重點(diǎn)支持的方向。目前本公司是國(guó)內(nèi)首家可將工業(yè)用電力有源濾波器產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的企業(yè)，填補(bǔ)了同類(lèi)產(chǎn)品的國(guó)內(nèi)空白。本產(chǎn)品可以消除電網(wǎng)中的諧波，能大大地提高電能質(zhì)量和節(jié)約電能，能為國(guó)家倡導(dǎo)綠色能源做出重大貢獻(xiàn)。本電力有源濾波器產(chǎn)品已經(jīng)過(guò)科學(xué)鑒定已達(dá)到世界先進(jìn)水平，在技術(shù)方面已可以同國(guó)外產(chǎn)品相媲美。并且此產(chǎn)品得到了國(guó)家創(chuàng)新資金的扶持，已列為上海市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)科研計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目。2.價(jià)格優(yōu)勢(shì)     利思產(chǎn)品具有明顯的價(jià)格優(yōu)勢(shì)。作為國(guó)內(nèi)企業(yè)，在掌握自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的基礎(chǔ)上，方便控制產(chǎn)品的成本，可以生產(chǎn)出價(jià)廉物美的產(chǎn)品，這樣不僅可以在我國(guó)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)滿足