安科瑞陳林 APF電力有源濾波器基本原理

APF有源電力濾波器原理上海安科瑞電氣股份有限公司2011年04月25日聯(lián)系人：陳林聯(lián)系電話機(jī)Q:1453749964關(guān)于諧波諧波源負(fù)載分類1)具有強(qiáng)烈非線性特性的電弧為工作介質(zhì)的設(shè)備:如氣體放電燈、交流弧焊機(jī)、煉鋼電弧爐等2)包括如下電力電子器件(非線性器件)

:變頻驅(qū)動(dòng)裝置電解/電鍍用整流裝置直流驅(qū)動(dòng)用整流裝置，包括醫(yī)療電子設(shè)備整流逆變電源:UPS，EPS，直流屏等電力電子調(diào)壓調(diào)功裝置:調(diào)光系統(tǒng)，電加熱裝置開關(guān)電源裝置:電腦與數(shù)字通訊設(shè)備中頻感應(yīng)爐整流系統(tǒng)焊接設(shè)備整流系統(tǒng)中頻電源整流系統(tǒng)3)具有鐵磁飽和特性的鐵芯設(shè)備

變壓器電機(jī)關(guān)于諧波諧波含量分析三相全控橋整流焊機(jī)諧波頻譜：6K±1，K=1，2，3，。。。大功率UPS電源諧波頻譜：3，5，7，9，11，。。。。（單相整流設(shè)備）；

6K±1，K=1，2，3，。。。（三相6脈動(dòng)整流）；變頻驅(qū)動(dòng)設(shè)備諧波頻譜：6K±1，K=1，2，3，。。。（適用于6脈動(dòng)變頻）；電子照明器具分相調(diào)光系統(tǒng)諧波頻譜：3，5，7，9，11，。。。；大功率整流電源諧波頻譜：3，5，7，9，11，。。。。（單相整流設(shè)備）；

6K±1，K=1，2，3，。。。（三相6脈動(dòng)整流）；

12K±1，K=1，2，3，。。。（三相12脈動(dòng)整流）；

中頻電源裝置諧波頻譜：6K±1，K=1，2，3，。。。關(guān)于諧波諧波電流傳輸方向及其影響供電部門罰款電源供電能力降低功率因數(shù)過低線路過載、跳閘諧波電流過大電子設(shè)備諧波電壓PCM電容TV顯示屏elec阻抗諧波的危害諧波源關(guān)于諧波諧波對(duì)能耗的影響諧波使配電系統(tǒng)功率因數(shù)過低\難以提升\電能利用率低諧波存在時(shí)，系統(tǒng)有效功率因數(shù)變?yōu)椋篜F=COSΦ/(1+THDI2)1/2，從公式中可以看出：即使在負(fù)載功率因數(shù)為0.95的情況下，如果有諧波存在，有效的功率因數(shù)就會(huì)降低。假設(shè)諧波電流總畸變率為：THDI=40%，有效功率因數(shù)就變?yōu)椋篜F=0.95/(1+0.42)1/2=0.882。電能源的利用率為：0.882／0.95=92.84%，諧波引起的直接電能浪費(fèi)為1-92.84%=7.16%。工程案例寶山羅涇碼頭變頻供電系統(tǒng)簡(jiǎn)圖一般的，變頻驅(qū)動(dòng)控制器會(huì)產(chǎn)生5、7、11、13、17、19等6n±1次諧波。寶山羅涇碼頭變頻動(dòng)力系統(tǒng)的諧波成份波頭是平的，說明諧波豐富功率因數(shù)低工程案例寶山羅涇碼頭變頻動(dòng)力系統(tǒng)的諧波成份電流THD達(dá)到50%，電壓THD達(dá)到7%以上工程案例寶山羅涇碼頭變頻動(dòng)力系統(tǒng)的諧波成份工程案例諧波治理方案選擇無源濾波器的等效原理諧波治理方案選擇無源濾波與有源濾波技術(shù)比較LC無源濾波器傳統(tǒng)的L-C諧振技術(shù)：采用電容和電抗組成某次諧波低通回路，減弱諧波電流對(duì)其他設(shè)備的危害?，F(xiàn)代的數(shù)字信號(hào)采集、處理技術(shù)和先進(jìn)的IGBT轉(zhuǎn)換技術(shù)：主動(dòng)注入反相諧波電流。

有源濾波器諧波治理方案選擇有源濾波和無源濾波濾波范圍比較5711LC無源濾波器每一次諧波成分需要一個(gè)濾波回路，濾除次數(shù)非常有限。單機(jī)可濾除2-21次全頻譜諧波電流

有源濾波器APF諧波治理方案選擇諧振隱患比較電容器的運(yùn)行電流增大溫升增高、壓力增大與系統(tǒng)產(chǎn)生并聯(lián)諧振與系統(tǒng)產(chǎn)生串聯(lián)諧振易于放大系統(tǒng)諧波含量，擴(kuò)大諧波危害無諧振隱患LC無源濾波器有源濾波器諧波治理方案選擇過載能力比較可發(fā)生過載損壞系統(tǒng)諧波電流超過APF容量后，濾波器保持滿負(fù)荷輸出，但不會(huì)發(fā)生過載損壞。LC無源濾波器

有源濾波器諧波治理方案選擇動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度和適應(yīng)性比較有較大級(jí)差；響應(yīng)速度慢，如采用晶閘管，投切速度最小僅達(dá)到40毫秒。無負(fù)載變化級(jí)差；快速跟隨變化,響應(yīng)時(shí)間最小可達(dá)1毫秒。LC無源濾波器有源濾波器系統(tǒng)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定、負(fù)載變化不大的諧波源負(fù)載系統(tǒng)復(fù)雜、負(fù)載變化頻繁、負(fù)載種類多樣化的諧波源負(fù)載系統(tǒng)有源濾波器能幫助我們安全無憂的解決諧波問題

APF有源濾波器諧波治理方案選擇有源濾波的系統(tǒng)連接方式諧波治理方案選擇設(shè)計(jì)參考標(biāo)準(zhǔn)GB/T14549—93電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波；GB/T12325-2003電能質(zhì)量供電電壓允許偏差；GB/T17625.1-2003電磁兼容限值諧波電流發(fā)射限值(設(shè)備每相輸入電流≤16A)；GB/T15945-1995電能質(zhì)量電力系統(tǒng)頻率允許偏差；GB17625.1-1998低壓電氣及電子設(shè)備發(fā)出的諧波電流限制（設(shè)備每相輸入電流≤16A)；諧波治理方案選擇諧波治理方案選擇當(dāng)前樣柜結(jié)構(gòu)外觀結(jié)構(gòu)要求：

1.外形尺寸：800*600*1800。

2.立柜式安裝，底部進(jìn)線。APF柜體整體外觀補(bǔ)償系統(tǒng)主電路分析根據(jù)基爾霍夫電流定律：

ISx=ILx–IBx負(fù)載側(cè)電流成份分析基波分量用戶負(fù)載側(cè)電流諧波分量〓﹢負(fù)載側(cè)電流成份分析電網(wǎng)側(cè)基波電流電網(wǎng)側(cè)諧波電流電網(wǎng)側(cè)無功電流橋臂電流2橋臂基波電流負(fù)載側(cè)電流＝網(wǎng)側(cè)電流＋橋臂電流APF有源濾波系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)框圖APF有源濾波器實(shí)現(xiàn)功能完美的電能質(zhì)量并聯(lián)型APF有源濾波器APF有源濾波器實(shí)現(xiàn)功能1諧波治理：治理負(fù)載電流畸變2無功補(bǔ)償：補(bǔ)償基波正序無功分量3三相電流不平衡：補(bǔ)償基波負(fù)序分量補(bǔ)償零序分量并聯(lián)型APF有源電力濾波器的實(shí)現(xiàn)方法實(shí)驗(yàn)前數(shù)據(jù)和波形（補(bǔ)諧波）補(bǔ)償前電流THD補(bǔ)償后電流THD補(bǔ)償前后電流波形和諧波指令電流波形實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)