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  • 有源电力滤波器的相关知识
  • 日期:2019.06.27    浏览:1033次    字体:       
  • 有源电力滤波器实物图

    前言

    我们都知道有源电力滤波器是一种谐波补偿装置,能有效治理谐波的智能化的电能质量治理装置。其具有智能化的控制以及高效率和快速动态响应等特点,能将复杂的电能质量问题完美的解决。本文主要给大家介绍一下有源电力滤波器的一些相关基础知识,方便大家在使用该设备时有所帮助。


    有源电力滤波器比无源LC滤波器有什么优点

    相对于无源LC滤波器的只能被动吸收固定频率与大小的谐波而言,有源电力滤波器可以通过采样负载电流并进行各次谐波和无功的分离,控制并主动输出电流的大小、频率和相位,并且快速响应,抵消负载中相应电流,实现了动态跟踪补偿,而且可以既补谐波又补无功和不平衡。主要克服了LC滤波器等传统的谐波抑制和无功补偿方法的缺点。


    有源电力滤波器的电路拓朴结构分类

    按电路拓朴结构分类,电力有源滤波器可分为并联型、串联型、串并联型和混合型。

    并联型有源滤波器
    该结构主要适用于电流源型非线性负载的谐波电流抵消、无功补偿以及平衡三相系统中的不平衡电流等。目前并联型有源滤波器在技术上已较成熟,它也是当前应用最为广泛的一种有源滤波器拓补结构,其拓扑图如下所示:
    并联型有源滤波器

    串联型有源滤波器
    该电路拓扑结构主要通过一个匹配变压器将有源滤波器串联于电源和负载之间,以消除电压谐波,平衡或调整负载的端电压。与并联型有源滤波器相比,串联型有源滤波器损耗较大,且各种保护电路也较复杂,因此很少研究单独使用的串联型有源滤波器,而大多数将它作为混合型有源滤波器的一部分予以研究。其拓扑图如下所示:
    串联型有源滤波器

    混合型有源滤波器
    该电路拓扑结构是在串联型有源滤波器的基础上使用一些大容量的无源L-C滤波网络来承担消除低次谐波,进行无功补偿的任务。而串联型有源滤波器只承担消除高次谐振及阻尼无源LC网络与线路阻抗产生的谐波谐振的任务。从而使串联型有源滤波器的电流、电压额定值大大减少(功率容量可减少到负载容量的5%以下),降低了有源滤波器的成本和体积。从经济角度而言,这种结构形式在目前是一种值得推荐的方案。其拓扑图如下所示:
    混合型有源滤波器

    串、并联组合型有源滤波器
    该电路拓扑结构结合了串联有源滤波器和并联有源滤波器的优点,能解决电气系统发生的大多数电能质量问题,所以又称之为万能有源滤波器或统一电能质量调节器(UPQC),该类有源滤波器的主要问题是控制复杂、造价较高。。其拓扑图如下所示:
    串并联型有源滤波器


    有源电力滤波器原理图

    利用电力电子器件IGBT及其相关电路,对系统谐波源进行跟踪抵消补偿,即按系统的谐波分量发出一个大小相等方向相反的谐波分量,以抵消原谐波分量。主要检测补偿对象的电压和电流,经指令电流运算电路,计算得出补偿电流的指令信号,该信号经补偿电流发生电路放大,得出补偿电流,补偿电流与负载电流中要补偿的谐波及无功等电流抵消,最终得到期望的电网电流。其工作原理如下图所示:
    有源电力滤波器工作原理


    应用场合
    主要应用场合有配有变频设备等类似负载的场合、配有不稳定负载的场合、轨道交通、石油化工、海洋石油、汽车制造、机械重工、污水处理、采矿冶炼、市政工程、电信银行、医院、智能建筑、会议中心、游乐中心、水泥、电子、造纸、橡胶、半导体、钢铁厂、有色金属冶炼、电气化铁路等。


    模块化组合和安装方式多样
    采用柜式和壁挂式两种安装结构,柜式结构由一台或数台有源电力滤波器的功率单元组合而成,可以直接安装到项目现场,避免用户自行成套的问题,简单方便。单台整柜最大容量可做到500A。壁挂式安装主要是为了满足小容量需求、且对安装空间有限制要求的客户需求,能够节省空间。其模块化的容量主要有25A、50A、75A、100A等四种规格。

    有源电力滤波器实现的功能

    滤除电流谐波
    可以高效的滤除负荷电流中2~25次的各次谐波,从而使得配电网清洁高效,满足国标对配电网谐波的要求。该产品真正做到自适应跟踪补偿,可以自动识别负荷整体变化及负荷谐波含量的变化而迅速跟踪补偿,80us响应负荷变化,20ms实现完全跟踪补偿。

    改善系统不平衡状况
    可完全消除因谐波引起的系统不平衡,在设备容量许可的情况下,可根据用户设定补偿系统基波负序和零序不平衡分量并适度补偿无功功率。在确保滤除谐波功能的基础上有效改善系统不平衡状况。

    抑制电网谐振
    不会与电网发生谐振,而且在其容量许可范围内还可以有效抑制电网自身的谐振。这是无源滤波装置无法做到的。

    多种保护功能
    具备过流、过压、欠压、温度过高、测量电路故障、雷击等多种保护功能,以确保装置和电力系统安全运行,并可在负荷较轻时自动退出运行,充分考虑运行的经济性。

    全数字式操作
    具备友好的人机接口,使得操作简便,易于使用和维护。


    有源电力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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