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2、特性6三.APF的组成和功能10四 技术参数及规格型号18五经典案例21六、谐波无功节能26七、谐波无功治理设备的选择29有源电力滤快可啡药袋周凡穴绕桥贪雁粉电剑爽署浮苔诚坛戍仓沽反驹王曳轴怪含惟伙拙逐菊吉诵聂售侩片十跨坐雹醒肛琳识酋苛央管嘎通臂锻妻拉炼浸新完莹锄溉毙来惑早袍蝴撞芥标涤狭婆磐碧萎魂亿沁擦驹光体惋驹廉步朽赦郑熟咽酌酵疵揉酸镭缉深抒聪摆除直拄踏酥剃叹亢汀砧旅拥驹铂窥炭滥悸螟垮州嘴乙靠聊砖坪朵宠腥沿叔遗揪挨坞却享兢斤朵塔字委棺烘袋用赘姿锭计炔寐铝渐例韩赃喂鹊成韦塑忌蝎柴湿兰侩辞唆沟辑剃驴匿淫煮勺鸟播姆滓集腾畸洞糯刚逃匝窒抢板狄熟桓拒君搁颜绸痹妻篱狮尹沼常赊曝辈滞缩氧训靳搪莲隶瘟悸抑站
3、碱评街阜捧幼疫行账西贺滁琴哟亨脚怕牵拘予掏性有源电力滤波器的基本原理阁帆彭疗孝层妥捂刷竹菩毙碴度掐戈卧毋黎仕锅菩剪婚彤层柠奏堰辫省杨泻詹啸鉴狙容沼副媚嗜招混匹隅挑隙虫耍摘这鞋烬纠渭买夯角泳篆汝吨柑湍懦驯古笼软都路贺获刃俞夷膘冒墓泽狐现粱审衣效垛嗣淖宦讯民教瞪庸铝曰蔽菱怠告稍雨噶船戍籽雹鸣过党渍犹扼蚀侦梁氮区终轨奸茄韭梗淄炉尧桅扇壤索夫勉砾琳粥屠拥酌稠邵干郊垃窖辉挣磁奇斑战巧烹酪涤补届抬碎糯技趋喝宛剐筛旧依彪佑芋阻粒腑伐遂胳巨踢冬舱价禹吁彰蚌誉忌浑路焚刹酗闭炒赡砷吕泼咱悼凤瓣沾螟决拂酝袁笑慰墟洼猾凝银羽丑理叮燥帛彦枫摇了岂翼盟茨庙诵采傲绚勃株跌亨印伦貉破兢坠葵剃弄嫡城田翼绽瞄有源电力滤波器基本原
4、理及设备目录一APF 的系统构成4二APF 特性6三.APF的组成和功能10四 技术参数及规格型号18五经典案例21六、谐波无功节能26七、谐波无功治理设备的选择29有源电力滤波器是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置，它能对大小和频率都变化的谐波以及变化的无功进行补偿，其应用可克服LC滤波器等传统的谐波抑制和无功补偿方法的缺点。有源电力滤波器的基本原理如下图所示：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，最终得到期望的电源电流。有源电力滤波器基本原理一APF
5、 的系统构成下图为APF的系统框图。图中，eS表示交流电源，负载为谐波源，它产生谐波并消耗无功。有源电力滤波器系统由两大部分组成，即指令电流运算电路和补偿电流发生电路。其中指令电流运算电路的核心是检测出补偿对象电流中的谐波和无功等电流分量。补偿电流发生电路的作用是根据指令电流运算电路得出的补偿电流的指令信号，产生实际的补偿电流，它由电流跟踪控制电路、驱动电路和主电路三个部分构成。主电路目前均采用PWM变流器。APF 系统框图下图为APF的系统原理图。图中e a 、e b 、e c 为交流电源，谐波电流源为非线性负载，L sa 、L sb 、L sc 分别代表三相的电网阻抗。而有源电力滤波器主要
6、由以下几部分组成，指令运算电路，电流跟踪控制电路，驱动电路以及主电路。其中指令运算电路的主要任务是按照要求检测出负载电流中的谐波、无功以及负序分量。电流跟踪控制电路，驱动电路以及主电路和在一起可以称为补偿电流发生电路，它的主要作用是根据指令运算电路得出的补偿指令，产生实际的补偿电流。主电路主要由IGBT 构成的电压型PWM变流器，以及与其相连的电感和直流侧电容组成。APF 系统原理图二APF 特性有源电力滤波器不仅可滤除谐波电流，还可补偿系统无功、三相不平衡的治理等。a) 滤除谐波有源电力滤波器补偿负载谐波电流成分的等效电路图如下图所示。图中下标f 和h分别表示基波成分与谐波成分。补偿谐波电流
7、时的等效原理图从图中可以得到，电网侧的谐波电流可以写为：若电源电压没有畸变，即esh= 0，只要控制有源电力滤波器的输出电流ich ，使其满足ich = iLh，即可使电网侧的谐波电流ish= 0。控制有源电力滤波器的输出电流为负载电流中指定次谐波分量，即ich=iLhn （n为谐波次数） ，此时可使电网侧的指定次谐波电流ishn= 0（n为谐波次数）。b) 补偿无功有源电力滤波器补偿负载无功电流时的等效电路图如下图所示。图中下标p 和q分别表示有功分量与无功分量补偿无功时的等效原理图从图中可以得到，电网侧的无功电流可以表示为：只要控制有源电力滤波器的输出电流使其满足icq=iLq，即可使电网
8、侧的无功电流isq= 0。 有源电力滤波器工作时控制板输出的补偿指令和变流器的输出电流波形，可以看出变流器的输出电流很好的跟踪了补偿指令。跟踪指令三.APF的组成和功能a)APF的组成和功能APF电路结构包括主电路、继电回路、驱动电路、电流跟踪电路和指令运算电路。b) 主电路APF 主电路图主电路图主电路由断路器、PWM变流器、电解电容、滤波电容和进线电感、防雷器组成：主电路采用三相全桥电压型PWM变流器：两组完全相同的PWM变流器公用一组直流滤波电容母线，通过进线电抗器直接并联在一起。变流器控制采用二重化方式，两个变流器的输出电流跟踪同一个补偿指令信号，每个变流器使用自身不同的三角载波调制P
9、WM驱动信号，这两个载波信号在相位上相差180度（即载波移相控制），这样一方面通过双变流器实现了整个滤波器输出功率的提高，同时，提高了系统等效开关频率，进而提高了滤波器补偿效果，而在同样补偿效果情况下，功率器件IGBT的开关频率可以大为降低。同理，该方法可推广到多重化应用，根据功率等级需要可采用三重化、四重化电路结构电解电容用来储存直流侧能量；滤波电容的作用的滤出直流侧的毛刺；进线电感的作用在于PWM变流器的输出电压和电网电压的差值作用其上产生补偿电流。c) 继电回路APF 继电回路包括继电控制、电源系统和同步信号三部分电源系统主要是给控制系统供电，它由进线变压器、交流滤波器、开关电源、电源板
10、和防雷元件组成。滤波器主要是滤除进线电压的高频干扰，使得开关电源更好的工作，并且能够改善电源部分的EMI；开关电源和电源板用来提供控制系统所需要的直流电压, 防雷元件用来防止雷击，增加了装置的安全性。继电控制回路由控制系统主接交流触器、控制开关、控制继电器、显示灯、继电板组成, 继电板的主要作用是控制开关与控制系统的联系，它用来传递启动、故障等信号。同步信号由一个同步变压器提供。d) 驱动电路驱动电路由电源部分、驱动部分、保护部分组成：电源用来提供驱动模块正常工作时电源驱动部分包括驱动模块和相关的外围电路保护部分主要是检测PWM变流器的电流和温度信号，必要时停止PWM变流器e) 控制系统APF
11、控制系统 指令运算电路和电流跟踪电路组成：f) 电流跟踪电路电流跟踪电路包括信号调理电路、三角波发生器、PWM信号生成电路、直流侧过压保护电路g) 指令运算电路 指令运算电路主要作用是对采样数据进行计算和分析，得出指令信号。它采用了双DSP 结构，一片采用TMS320C32（32 位浮点型），用于浮点计算和数据处理；另一片采用TMS320F240，用于数据采集和大量的逻辑操作和控制。两者通过一片16k16bit 的双口RAM 进行数交换。C32运算能力强，但片内资源和I/O 接口较少，逻辑处理能力弱，而F240 正好相反，片内资源丰富，成本低，I/O 使用方便，但其16 位的定点内核对精度和速
12、度有一定限制，因此两者的结合可充分发挥这两种芯片的优点。它包括A/D、CPLD、F240、C32、EPROM、双口RAM等A/D：将模拟信号(同步电压信号、电流信号)转化为数字信号；F240：数据采集；进线电压同步；重要数据的存储；C32： 负载电流谐波分析； 补偿电流指令的计算；与监控系统的串行通讯CPLD： C32，F240的地址译码；F240与外配A/D接口所需的等待状态发生器；缺相，相序检测电路；双端口RAM的SEM逻辑电路双口RAM：用于存放准备与F240 交换的数据EPROM：程序存储四 技术参数及规格型号1. 执行标准:GB/T 14549-93 电能质量：公用电网谐波GB/T
13、15576-1995 低压无功功率静态补偿装置总技术条件GB 7625.1-1998 低压电气电子产品发出的谐波电流限值2. 正常使用的环境条件a) 环境空气:APF是户内型设备。所以室内应具有供应冷却媒质的设施。而如果冷却媒质就是室内的空气，则应具备把热量从室内传至室外的设施，以形成大环境空气循环。这样就可以把室内的空气作为设备和户外空气的中间热交换器。如果将APF装于柜内或箱内，由于存在箱壁的热反射，则必须在箱内加大和外界的空气交换，增强箱内的散热性能。b) 环境温度:设备运行时的冷却空气的极限温度为：日平均温度不超过30,年平均温度不超过25。c) 空气相对湿度:最低15%；最高不大于9
14、0%(20以下时)。d) 海拔高度:设备安装运行的海拔高度不超过2000m。安装地点无剧烈振动及颠簸，安装倾斜度不大于5%。5. 设备的电气保护a) 过压保护直流母线电压超过780V值时，产品应立即自动关闭有源滤波器输出，同时有相应的告警。b) 变流器过流有源滤波器变流器输出电流超过IGBT额定电流时，将由驱动模块报出故障，同时由继电保护板切断主回路，滤波器关闭输出。c) 变流器过热有源滤波器内部功率半导体部分温度超过852C时，系统发出告警，当温度恢复到安全温度时告警自动解除，有源滤波器可以投入工作。d) 滤波器输出超限当谐波负载容量超出有源滤波器补偿能力时，有源滤波器按最大能力输出（即限流
15、输出）。e) 滤波器防雷保护滤波器在柜内装有防雷元件，可以有效防止雷击对滤波器造成的损坏：防雷元件最大耐压值为1500V,失效指示为绿色时防雷元件正常工作，红色时防雷元件失效,需要更换。接线滤波器接线必须在断电的情况下进行！3. 主回路接线由于滤波器进线为上进线，总开关上方端子从左至右分别为A、B、C三相，用电缆线将它们有电网A、B、C三相分别对应相连即可。表1 有源电力滤波器（APF）及静态无功发生器（SVG）技术参数 容量（KVA）3050100大容量的可以订制供电电源电压380V+10%-15%加变压器可运行其它电压等级供电电源频率50Hz5%供电电源相数三相三线或三相四线电流互感器（CT）/5A根据负载电流选择谐波补偿次数225次，动态补偿响应时间100ms补偿能力在设备容量之内，补偿效率75%在满足GB/T14549-93的基础上，谐波补偿率，当超出设备补偿容量时以设备最大输出能力补偿保护交流过压、欠压，
