模块式电力滤波器 欢迎来电了解

1 概述
　　ANAPF系列有源电力滤波器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。其原理为：ANAPF系列有源电力滤波器通过CT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。

有源滤波与无源滤波的区别
　　目前，谐波治理方式主要有两种：有源滤波方式、无源滤波方式。
　　无源滤波器
　　采用电力滤波装置就近吸收谐波源所产生的谐波电流，是抑制谐波污染的有效措施。通常采用由电力电容器、电抗器和电阻器适当组合而成的无源滤波装置进行滤波。
　　无源滤波器由电容电抗和电阻组成，根据电容电阻固有的阻抗特性，对某一特定频率的谐波呈低阻抗，为负载谐波电流提供较低的阻抗通道，与电网阻抗形成分流的关系，使大部分该频率的谐波流入滤波器，而不流入电网。
　　无源滤波器具有投资少、效率高、结构简单、运行可靠及维护方便等优点，因此无源滤波器仍然是目前广泛采用的抑制谐波及无功补偿的手段。不过，由于无源滤波器是通过在系统中为谐波提供一条并联的低阻通路，以起到滤波作用，其滤波特性由系统和滤波器的阻抗比所决定，因而存在以下缺点:
　　1)滤波器一旦制成，性能参数难以变动，滤波特性受系统参数的影响较大。当系统参数改变，则滤波装置有可能失效甚至会引起谐振。因此当电网谐波阻抗降低时，滤波效果将随之降低;当电网参数不变而谐波电流增加时，可能使滤波器过载。另一方面即使电网参数和谐波电流都不变，但由于温度变化，滤波器部件老化和其它因素都会影响滤波器性能而降低效率。此外滤波器的电抗电容值通常也会有容差即偏离其标准值±10%而增加了失谐度，也会降低滤波效率;
　　2)只能消除特定的几次谐波，而对某些次谐波会产生放大作用。当电网短路容量大(即电源阻抗小)时，则要求滤波器阻抗还要更小，即要求滤波器是调谐(锐调谐)，但由于部件性能的容差和变动使滤波器的设计有很大的困难;
　　3)谐波电流增大时，滤波器负担随之加重，可能造成滤波器过载;
　　4)有效材料消耗多，体积大。
　　无源电力滤波器组成简单，成本也较低。但由于无源电力滤波器容受系统阻抗影响，很难达到预期要求。而且由于无源元件本身的特性，会与电网阻抗一起作用引起谐振，谐振将引起某次谐波放大数倍，这对于供电系统来说是非常危险的。电网阻抗一般较为稳定，但难免会波动，这样不但会影响滤波效果，而且可能引起谐振。另一方面，由于滤波支路表现出电容特性(对于滤波支路，容抗远远大于感抗)，所以在电压作用下，会产生**前的无功电流，这样就存在一个问题，在使用无源电力滤波器同时还会进行无功补偿，如果系统原有的无功含量不大(小于电容可以提供的无功)，那么就会出现无功功率过补，功率因数可能因此下降，而且会提升电网电压，这对某些设备也是不安全的。
　　有源滤波器
　　由于无源滤波器具有以上缺点，随着电力电子技术的不断发展，人们将滤波研究方向逐步转向有源滤波器。与无源滤波器相比，有源电力滤波器具有高度可控性和快速响应性，不仅能补偿各次谐波，还可抑制闪变、补偿无功，有一机多能的特点，其具体特点如下：
　　滤波特性不受系统阻抗的影响，可消除与系统阻抗发生谐振的危险;
　　具有自适应功能，可自动跟踪补偿变化着的谐波。
　　尽管有源电力滤波器有着无源滤波器所不具备的巨大技术优势，但目前要想在电力系统中完全取代无源滤波器还不太现实。这是因为与无源滤波器相比较，有源电力滤波器的成本较高，这一点是限制其推广使用的关键。
　　通过检测被补偿对象的电流瞬时值，经指令电流运算电路得出谐波补偿电流的指令信号，控制变流器产生所需要的补偿电流。补偿电流与负载电流中要补偿的谐波成份及无功电流相抵消，终获得期望的电源电流。
　　电网侧的谐波电流可以写为： 只要控制有源电力滤波器的输出电流，使其满足，即可使电网侧的谐波电流。

有源滤波装置在变频器谐波治理中的应用
　　1 概述
　　变频技术在大量的感性负载节能方面有着无可替代的地位，节约的电能有时能达到30%以上，效益十分可观。随着变频器日益广泛的普及和应用，其占电网总负荷的比例也越来越大。其*部分额定电压为三相380V交直交型变频器。然而，随之带来的电网谐波问题也越来越受到各变频器用户和供电部门的关注。由于变频器的整流部分一般为三相全波不可控整流，直流回路采用大电容作为滤波器。这样，虽然变频器的网侧输入电压波形基本上是正弦波，但输入电流式脉冲式的充电电流，含有丰富的谐波，表现在网侧的有5、7、11、13、17、19次等谐波电流，一般以5、7、11次为主。感型负载在运行中需要消耗大量的无功电流，但谐波会使无功补偿装置不能正常工作，并导致一些现代化的精密控制机床无法运行，因此对使用变频器的系统采取谐波治理是须的。针对变频器工作特点，上海安科瑞电气股份有限公司设计了ANAPF有源电力滤波补偿装置，不但可以滤除变频装置产生的谐波，同时还对系统进行了无功补偿，满足了广大使用变频器用户的需求。
　　2 ANAPF有源电力滤波装置特点
　　DSP+FPGA全数字控制方式，具有较快的响应时间;的主电路拓扑和控制算法，精度更高、运行更稳定;一机多能，既可补谐波，又可兼补无功;模块化设计，便于生产调试;便利的并联设计，方便扩容;具有完善的桥臂过流、保护功能;使用方便，易于操作和维护。
　　3 电网的谐波治理与无功功率补偿的意义
　　随着变频器的广泛应用，变频器供电系统的谐波治理与无功功率补偿的意义逐渐被人们所认识。变频器供电电源按傅里叶级数可以分解为基波有功电流，基波无功电流，谐波和间谐波电流。
　　变频器用量较大的车间，用电容器直接进行无功功率补偿虽然可以大幅度降低基波无功电流，但是必然出现谐波放大现象。这时，供电电流和电容器电流中的谐波和间谐波电流大幅度增加，电容器由于**温和过压而损坏，供电变压器温升加大。为避免谐波放大，谐波治理与无功功率须同时进行。
　　污水处理厂用电设备主要有泵类、搅拌器、鼓风机类等负载。风机、泵类一般都要求变频，而变频器是一个非常大的谐波源，因此给系统带来很严重的谐波污染和谐波干扰，造成系统不能正常工作，经常性的烧坏电气元件。同时系统中也有很多电力电子类元器件，如 UPS、开关电源等，都是谐波发生装置。
　　项目背景：某污水处理厂变电所负载主要由变频器组成，由变频器带动相应的电动机，由于全部都是变频器负载，因此给系统带来很严重的谐波污染和谐波干扰，造成系统不能正常工作，经常性的烧坏电气元件，为了解决问题，须进行谐波治理。
　　安科瑞电气股份有限公司技术人员经过对现场测试结果研究后，决定采用一台ANAPF100-400/B有源电力滤波柜进行就地补偿。
　　项目效果
　　由上图可以看出，ANAPF100-400/B有源电力滤波柜投入运行后，电网质量得到明显的改善，谐波电流大幅度降低，电网电流谐波基本上被滤除掉，电流波形已经接近正弦波，电流畸变率由65.5%降低为13.4%，5次谐波由61.3A降到4.9A。
　　结论：和许多变频器使用场合一样，泵类、风机等设备的变频机构产生的谐波，对系统变压器、电容补偿装置以及用电设备等造成严重危害。使电机发生机械振动、噪声和过热，使变压器局部严重过热，使电容器、电缆等设备过热，使绝缘老化，寿命缩短以至损坏。从上述数据中可以看出，运行电力滤波器前后，电网电流变化十分明显，达到了消除电流谐波、改善电源电压的目的。使得系统更加清洁和稳定。
　　「参考文献】
　　[1] 上海安科瑞电气股份有限公司产品手册.2013.01.版

-/gjiebg/-