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什么是有源電力濾波器(APF),有源電力濾波器的工作原理

人氣:2171次發表時間:2018-06-11

一、什么是有源電力濾波器(APF)

有源電力濾波器(APF)是一種用于動態抑制諧波、補償無功的新型電力電子裝置,它能夠對大小和頻率都變化的諧波以及變化的無功進行補償,之所以稱為有源,顧名思義該裝置需要提供電源,其應用可克服LC濾波器等傳統的諧波抑制和無功補償方法的缺點(傳統的只能固定補償),實現了動態跟蹤補償,而且可以既補諧波又補無功;三相電路瞬時無功功率理論是APF發展的主要基礎理論;APF有并聯型和串聯型兩種,前者用的多;并聯有源濾波器主要是治理電流諧波,串聯有源濾波器主要是治理電壓諧波等引起的問題。有源濾波器同無源濾波器比較,治理效果好,主要可以同時濾除多次及高次諧波,不會引起諧振,但是價位相對高!

APF

二、有源電力濾波器(APF)基本原理:

有源電力濾波器,是采用現代電力電子技術和基于高速DSP器件的數字信號處理技術制成的新型電力諧波治理專用設備。它由指令電流運算電路和補償電流發生電路兩個主要部分組成。指令電流運算電路實時監視線路中的電流,并將模擬電流信號轉換為數字信號,送入高速數字信號處理器(DSP)對信號進行處理,將諧波與基波分離,并以脈寬調制(PWM)信號形式向補償電流發生電路送出驅動脈沖,驅動IGBT或IPM功率模塊,生成與電網諧波電流幅值相等、極性相反的補償電流注入電網,對諧波電流進行補償或抵消,主動消除電力諧波。

三、有源電力濾波器(APF)基本應用:

諧波主要危害:

? 增加電力設施負荷,降低系統功率因數,降低發電、輸電及用電設備的有效容量和效率,造成設備浪費、線路浪費和電能損失;

? 引起無功補償電容器諧振和諧波電流放大,導致電容器組因過電流或過電壓而損壞或無法投入運行;

? 產生脈動轉矩致使電動機振動,影響產品質量和電機壽命;

? 由于渦流和集膚效應,使電機、變壓器、輸電線路等產生附加功率損耗而過熱,浪費電能并加速絕緣老化;

? 諧波電壓以正比于其峰值電壓的形式增強了絕緣介質的電場強度,降低設備使用壽命;

? 零序(3的倍數次)諧波電流會導致三相四線系統的中線過載,并在三角形接法的變壓器繞組內產生環流,使繞組電流超過額定值,嚴重時甚至引發事故。

? 諧波會改變保護繼電器的動作特性,引起繼電保護設施的誤動作,造成繼電保護等自動裝置工作紊亂;

? 諧波變改變了電壓或電流的變化率和峰值,延緩電弧熄滅,影響斷路器的分斷容量;

? 使計量儀表特別是感應式電能表產生計量誤差;

? 干擾鄰近的電力電子設備、工業控制設備和通訊設備,影響設備的正常運行。

四、有源濾波的優點和缺點:

優點:可動態濾除各次諧波,對系統內的諧波能夠完全吸收;不會產生諧振。

缺點:造價太高;受硬件限制,在大容量場合無法使用:有源濾波容量單套不超過100KVA,目前最高適用電網電壓不超過450V.

五、應用場合

有源電力濾波器可廣泛應用于工業、商業和機關團體的配電網中,如:電力系統、電解電鍍企業、水處理設備、石化企業、大型商場及辦公大樓、精密電子企業、機場/港口的供電系統、醫療機構等。根據應用對象不同,HTAPF-I型有源電力濾波器的應用將起到保障供電可靠性、降低干擾、提高產品質量、增長設備壽命減少設備損壞等作用。

六、主要發展狀況:

由于有源濾波存在的不足和缺陷,目前國內市場上主要以無源濾波為主;國際上以ABB、APS、諾基亞、施耐德(梅蘭日蘭)、西門子為代表,國內以山大華天,哈工大、西安賽博為代表,另外清華大學電機系研制的CleanPower系列有源電力濾波器在自適應能力,穩定性以及對各種延時的最優補償方面有了長足的進展,成為了最先進的產品之一。隨著電力電子技術的進步,有源電力濾波器以其巨大的技術優勢、強大功能、逐漸下降的價格,必將最終取代傳統的電容型無功補償裝置,占據市場主流。路之生科技的APF采用業界最先進的動態實時跟蹤補償方式消除電網諧波,它實時檢測非線性負載所產生的電流波形,采用先進的算法提取出負載諧波成分,并將幅值相等、相位相反的補償電流注入到電網,實現實時動態濾除諧波功能,確保最終注入電網的電流為標準的正弦波。

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