有源滤波装置

有源滤波装置与传统谐波治理技术相比，有源电力滤波器作为净化电网污染，供电质量的一种装置，具有明显的优势。大功率电力电子技术和控制技术的不断发展，APF的成本逐渐降低，在我国必将有广阔的应用前景，与此同时，此装置在农村电网治理上也必然得到广泛应用。

1　　电力谐波出现的原因很多，这里主要介绍两种：(1) 可控硅整流器、变压器等非线性电流电压类器械导致谐波的出现，是形成电力谐波的主要原因，这种负荷主要来自发电机、输配电系统以及用电设备。(2) 中顿炉、变频器设备等逆变负荷，这将有可能形成整数次谐波和分数谐波两种形式的谐波。发电机是产生谐波的一个来源，因为在发电机设备中的三相励磁绕组并非是严格的对称，因此磁极磁场也并不会严格按照正弦分布，导致出现谐波，想解决由此形成的谐波，就需要使发电机始终保持输出具有基波频率的正弦电压。

　产品简介

　　功能：

　　ANAPF系列有源电力滤波器通过电流互感器采集系统谐波电流，经控制器快速计算并提取各次谐波电流的含量，产生谐波电流指令，通过功率执行器件产生与谐波电流幅值相等方向相反的补偿电流，并注入电力系统中，从而抵消非线性负载所产生的谐波电流。

　　应用范围：

　　适用于并联在含谐波负载的低压配电系统中，能够对动态变化的谐波电流进行快速实时的跟踪和补偿。

　　订货范例：

　　具体型号：ANAPF150-380/BGL

　　技术要求：谐波补偿电流150A，线电压等级380V 。

　　接线方式：三相四线

　　安装方式：立柜式

　　互感器接线方式：负载侧

　　2 技术参数

3 产品选型

 4 应用案例

   　ANAPF在低压配电系统中的具体应用

　　上海某中小型企业，变压器容量为150kVA，到了冬季当有大量的空调同时打开时，断路器就会跳闸，严重影响了公司的日常运营。经调查该公司有大量节能灯、变频空调、计算机、打印机和电梯等非线性负载，正是这些非线性负载降低了变压器的出力。研究表明谐波电流会引起变压器外壳外层硅钢片或某些紧固件发热，可能导致局部过热的发生，使绝缘介质老化加速，导致绝缘损坏，缩减变压器使用寿命。谐波对变压器的使用效率产生重大的负面影响。经实际勘测分析发现该公司变压器裕量虽不大，但如果把谐波降低到符合国家标准规定的范围内，就可以满足日常的供电需求，没有必要扩容。对公司的用电负荷进行调查分析，发现照明回路负荷较大，并且因为照明回路使用了大量的节能灯，使该回路谐波含量比较高，是降低变压器出力的主要原因。

　　用FLUKE 434对照明回路进行测量得到电流波形如图1所示。由图可知，电流波形与理想的正弦波相去甚远，畸变较为严重。电流波形的畸变会导致电压波形的畸变进而影响到其他设备如计算机的正常运转。同时N相电流达37A，电流不平衡问题也比较突出，存在较大的用电隐患。

　　分次谐波含量数据如图2所示。由图可知，A相、B相、C相的THDi分别为19.7%、27.8%、26.6%，谐波污染非常严重，存在安全隐患。

　　图1：照明回路电流波形          图2：照明回路分次谐波含量数据

　　根据谐波含量，选用额定容量为50A的ANAPF对照明回路进行单独补偿，治理后得到的电流波形图、分次谐波含量数据分别如图3、图4所示。

　　图3：治理后照明回路电流波形            图4：治理后照明回路分次谐波含量数据

　　从图3、图4可以看出，治理后电流波形接近于的正弦波，电流的畸变得到了有效的控制；中性线电流也从37A降低到5A，消除了因中性线电流过大而引起的火灾隐患；电流的谐波含量也从20%左右降到了3%左右，谐波含量大为降低，已符合GB T14549-1993《电能质量 公用电网谐波》规定标准。

　　ANAPF有效的降低了THDi，同时治理了三相不平衡，减少了中性线流过的电流，有效的提高了各项电能指标，使各种用电设备能正常稳定运行，延长了设备的使用寿命，减少了因电路故障而产生的损失。
设备级滤波器的选择：建议选择无源滤波器，因为无源滤波器的成本低，可靠性高(要求高于谐波源设备)。设计良好的无源滤波器能够保证THD<8%,并且在80%负荷条件下不会发出容性无功。如果谐波源的负荷工况大部分场合低于50%,无源滤波器会产生容性无功， 这时可以考虑有源滤波器。采用有源滤波器时，要选择电磁兼容特性良好的，因为有源滤波器的工作原理类似于变频器，输出以PWM电压波形为主的能量，如果没有经过良好的电磁兼容设计，会向电网注入较强的射频干扰，形成新的干扰。
滞环比较跟踪控制，滞环电流控制具有简单灵活，性能与系统参数无关， 动态响应速度快，鲁棒性好，精度较高等优点，因此在跟踪谐波电流或电压的控制方面应用较多。把补偿电流的指令信号ic*和实际补偿电流信号ic 进行比较，得到两者的差值Δic，将其差值Δic作为滞环比较器的输入，通过滞环比较器产生控制主电路中开关通断的PWM控制信号，该信号经驱动电路来控制开关的通断， 从而达到控制实际补偿电流i 跟踪指令电流i *变化的目的。

 有源滤波装置