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  • APF有源电力滤波器的工作原理
  • 日期:2019.06.21    浏览:901次    字体:       
  • 有源电力滤波器实物图


    有源电力滤波器,统称有源滤波器,英文名Active Power Filter,简称APF。是一种并联谐波补偿装置。利用外部电流互感器实时监测负载电流,内部DSP计算负载电流的谐波含量,并将控制信号发送给逆变器。控制逆变器产生一个注入电网的谐波电流,等于负载的谐波电流和反方向的谐波电流,实现了有源滤波功能。有源滤波器区别于传统LC滤波器的固定补偿方式,它实现了动态跟踪补偿,能够对大小和频率都变化的谐波以及变化的无功进行精确补偿,是目前应用于电能质量治理的新型电力电子装置。


    工作原理

    有源电力滤波器通过电流互感器检测负载电流,并通过内部DSP计算,提取出负载电流中的谐波成分,然后通过PWM信号发送给内部IGBT,控制逆变器产生一个和负载谐波电流大小相等,方向相反的谐波电流注入到电网中,达到滤波的目的。指令电流检测电路的功能主要是从负载电流中分离出谐波电流分量和基波无功电流,然后将其反极性作用后发生补偿电流的指令信号。电流跟踪控制电路的功能是根据主电路产生的补偿电流,计算出主电路各开关器件的触发脉冲,此脉冲经驱动电路后作用于主电路。这样电源电流中只含有基波的有功分量,从而达到消除谐波与进行无功补偿的目的。根据同样的原理,电力有源滤波器还能对不对称三相电路的负序电流分量进行补偿,其工作原理如下图所示:
    APF有源电力滤波器工作原理


    技术特点

    1、APF内部均采用国际著名品牌、技术成熟、性能先进的元器件。
    2、独立于电网系统阻抗之外,不受电网系统阻抗影响,不发生谐振与谐波电压放大,安全性好。
    3、谐波补偿,可同时滤除2~50次谐波电流 。
    4、内置谐波补偿、无功补偿、不平衡补偿等多种补偿功能,用户可自行设定选择补偿功能。
    5、设计选型简单,只需测量谐波电流大小 。
    6、单相动态注入电流,不受系统不平衡影响 。
    7、具备完整的保护功能,包括过载、过电压、欠电压、过电流等,以及自诊断功能。
    8、具有缓启动控制回路,避免启动瞬间过大的冲击电流,并限制在额定范围内。
    9、采用通用的modbus远程通信协议,通信接口为RS485/232和CAN总线。
    10、扩展性能好,可多台APF并联应用。
    11、友好的操作和显示人机界面,可提供完整的现场信息。
    12、独创的智能启动系统,具备一键并网和系统断电装置自动投入等功能。
    13、电缆可从装置柜体顶部或底部进入,安装灵活。
    14、出色的结构设计,易于安装和维护。


    主要应用的范围
    1、变频设备的应用场合
    随着技术的进步,变频设备大量应用于各类场合,变频设备会产生大量的谐波,因此,这类场合是有源滤波器主要的目标市场之一。
    2、不稳定负荷的应用场合
    不稳定负荷不是有源滤波器的主要市场,但它是电力系统一个极其重要的方面,因为不稳定的负荷虽然所占比例不大,但是它们对电力系统产生的影响却远远大于其它负荷所造成的影响,因此对于该类应用场合也应作为有源滤波器的主要市场方向之一。
    3、钢铁厂
    钢铁厂的电弧炉、轧钢机等是主要的谐波发生设备,且主要是冲击性负荷,对钢铁厂附近的其它负荷有很大影响。同时,谐波问题对钢铁厂无功补偿的影响很大,所以应以无功补偿和谐波治理同时处理作为目标。
    4、有色冶金
    有色冶金的负荷除电弧炉性质的负荷外,还由于采用直流湿法冶金而产生大量的直流成分。
    5、港口机械
    港机是大型的提升设备,一般都采用很大的变频器,因此是港口机械主要的谐波发生源,因此对于该类应用场合也应作为有源滤波器的市场方向之一。
    6、电气化铁路
    电气化铁路一般使用直流电机拖动,因此是一个市政方面的主要谐波源。根据现有上海、北京等地电气化铁路的运行情况,大多数系统都安装了滤波器。预计本产品可以达到电气铁路滤波器国产化的作用。
    7、高精度自动化生产线 高精度自动化生产线本身不产生谐波,但是对于电能质量有很高的要求,因此需要在高精度自动化生产线的供电侧安装有源滤波器,以降低谐波对生产线的影响。
    8、办公大楼、大型商业区等节能灯和空调集中场所
    办公大楼、大型商业区等节能灯和空调集中场所的谐波情况也非常严重,治理方法宜采用集中治理方法,以节省成本。
    有源电力滤波器的应用领域


    四大优势
    绿色化
    1、效率达97.2%,比效率为95%的有源滤波器年节约电能6,500kwh。
    2、基于精确模型的热设计和结构优化。
    3、效率更高的拓扑增强型控制算法。
    小型化
    1、体积仅为同类主流品牌1/6,占用更少空间。
    2、适应不同的工况安装创新,挂壁式或机架式安装使用更少的原材料,保护环境。
    智能化
    补偿指定次数谐波可调感性,容性无功补偿系统不平衡负载自动检测、抑制系统谐振全功能监控系统。
    模块化
    N+1冗余,显著提高系统可靠性系统生产,更出色质量保证减少系统单故障,更出色质量保证减少系统单故障点灵活并联,适应不同工况。

    APF有源滤波器最终实现的目的
    1、提高企业设备的供电质量,提供设备运行的可靠性,减少因设备误动作而造成的经济损失。
    2、降低用电设备发热,减少绝缘老化,从而提高设备的使用寿命,减少设备的维护费用。
    3、减少电容器的谐振几率,提高用电安全。
    4、减少谐波产生的电磁干扰,保障弱点系统正常工作。
    5、 满足国家及地方标准要求,避免罚款。
     

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