有源濾波裝置與傳統(tǒng)諧波治理技術(shù)相比，有源電力濾波器作為凈化電網(wǎng)污染，供電質(zhì)量的一種裝置，具有明顯的優(yōu)勢。大功率電力電子技術(shù)和控制技術(shù)的不斷發(fā)展，APF的成本逐漸降低，在我國必將有廣闊的應(yīng)用前景，與此同時，此裝置在農(nóng)村電網(wǎng)治理上也必然得到廣泛應(yīng)用。

1　　電力諧波出現(xiàn)的原因很多，這里主要介紹兩種：(1) 可控硅整流器、變壓器等非線性電流電壓類器械導(dǎo)致諧波的出現(xiàn)，是形成電力諧波的主要原因，這種負(fù)荷主要來自發(fā)電機、輸配電系統(tǒng)以及用電設(shè)備。(2) 中頓爐、變頻器設(shè)備等逆變負(fù)荷，這將有可能形成整數(shù)次諧波和分?jǐn)?shù)諧波兩種形式的諧波。發(fā)電機是產(chǎn)生諧波的一個來源，因為在發(fā)電機設(shè)備中的三相勵磁繞組并非是嚴(yán)格的對稱，因此磁極磁場也并不會嚴(yán)格按照正弦分布，導(dǎo)致出現(xiàn)諧波，想解決由此形成的諧波，就需要使發(fā)電機始終保持輸出具有基波頻率的正弦電壓。

　產(chǎn)品簡介

　　功能：

　　ANAPF系列有源電力濾波器通過電流互感器采集系統(tǒng)諧波電流，經(jīng)控制器快速計算并提取各次諧波電流的含量，產(chǎn)生諧波電流指令，通過功率執(zhí)行器件產(chǎn)生與諧波電流幅值相等方向相反的補償電流，并注入電力系統(tǒng)中，從而抵消非線性負(fù)載所產(chǎn)生的諧波電流。

　　應(yīng)用范圍：

　　適用于并聯(lián)在含諧波負(fù)載的低壓配電系統(tǒng)中，能夠?qū)討B(tài)變化的諧波電流進(jìn)行快速實時的跟蹤和補償。

　　訂貨范例：

　　具體型號：ANAPF150-380/BGL

　　技術(shù)要求：諧波補償電流150A，線電壓等級380V 。

　　接線方式：三相四線

　　安裝方式：立柜式

　　互感器接線方式：負(fù)載側(cè)

　　2 技術(shù)參數(shù)

3 產(chǎn)品選型

 4 應(yīng)用案例

   　ANAPF在低壓配電系統(tǒng)中的具體應(yīng)用

　　上海某中小型企業(yè)，變壓器容量為150kVA，到了冬季當(dāng)有大量的空調(diào)同時打開時，斷路器就會跳閘，嚴(yán)重影響了公司的日常運營。經(jīng)調(diào)查該公司有大量節(jié)能燈、變頻空調(diào)、計算機、打印機和電梯等非線性負(fù)載，正是這些非線性負(fù)載降低了變壓器的出力。研究表明諧波電流會引起變壓器外殼外層硅鋼片或某些緊固件發(fā)熱，可能導(dǎo)致局部過熱的發(fā)生，使絕緣介質(zhì)老化加速，導(dǎo)致絕緣損壞，縮減變壓器使用壽命。諧波對變壓器的使用效率產(chǎn)生重大的負(fù)面影響。經(jīng)實際勘測分析發(fā)現(xiàn)該公司變壓器裕量雖不大，但如果把諧波降低到符合國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍內(nèi)，就可以滿足日常的供電需求，沒有必要擴容。對公司的用電負(fù)荷進(jìn)行調(diào)查分析，發(fā)現(xiàn)照明回路負(fù)荷較大，并且因為照明回路使用了大量的節(jié)能燈，使該回路諧波含量比較高，是降低變壓器出力的主要原因。

　　用FLUKE 434對照明回路進(jìn)行測量得到電流波形如圖1所示。由圖可知，電流波形與理想的正弦波相去甚遠(yuǎn)，畸變較為嚴(yán)重。電流波形的畸變會導(dǎo)致電壓波形的畸變進(jìn)而影響到其他設(shè)備如計算機的正常運轉(zhuǎn)。同時N相電流達(dá)37A，電流不平衡問題也比較突出，存在較大的用電隱患。

　　分次諧波含量數(shù)據(jù)如圖2所示。由圖可知，A相、B相、C相的THDi分別為19.7%、27.8%、26.6%，諧波污染非常嚴(yán)重，存在安全隱患。

　　圖1：照明回路電流波形          圖2：照明回路分次諧波含量數(shù)據(jù)

　　根據(jù)諧波含量，選用額定容量為50A的ANAPF對照明回路進(jìn)行單獨補償，治理后得到的電流波形圖、分次諧波含量數(shù)據(jù)分別如圖3、圖4所示。

　　圖3：治理后照明回路電流波形            圖4：治理后照明回路分次諧波含量數(shù)據(jù)

　　從圖3、圖4可以看出，治理后電流波形接近于的正弦波，電流的畸變得到了有效的控制；中性線電流也從37A降低到5A，消除了因中性線電流過大而引起的火災(zāi)隱患；電流的諧波含量也從20%左右降到了3%左右，諧波含量大為降低，已符合GB T14549-1993《電能質(zhì)量 公用電網(wǎng)諧波》規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。

　　ANAPF有效的降低了THDi，同時治理了三相不平衡，減少了中性線流過的電流，有效的提高了各項電能指標(biāo)，使各種用電設(shè)備能正常穩(wěn)定運行，延長了設(shè)備的使用壽命，減少了因電路故障而產(chǎn)生的損失。
設(shè)備級濾波器的選擇：建議選擇無源濾波器，因為無源濾波器的成本低，可靠性高(要求高于諧波源設(shè)備)。設(shè)計良好的無源濾波器能夠保證THD<8%,并且在80%負(fù)荷條件下不會發(fā)出容性無功。如果諧波源的負(fù)荷工況大部分場合低于50%,無源濾波器會產(chǎn)生容性無功， 這時可以考慮有源濾波器。采用有源濾波器時，要選擇電磁兼容特性良好的，因為有源濾波器的工作原理類似于變頻器，輸出以PWM電壓波形為主的能量，如果沒有經(jīng)過良好的電磁兼容設(shè)計，會向電網(wǎng)注入較強的射頻干擾，形成新的干擾。
滯環(huán)比較跟蹤控制，滯環(huán)電流控制具有簡單靈活，性能與系統(tǒng)參數(shù)無關(guān)， 動態(tài)響應(yīng)速度快，魯棒性好，精度較高等優(yōu)點，因此在跟蹤諧波電流或電壓的控制方面應(yīng)用較多。把補償電流的指令信號ic*和實際補償電流信號ic 進(jìn)行比較，得到兩者的差值Δic，將其差值Δic作為滯環(huán)比較器的輸入，通過滯環(huán)比較器產(chǎn)生控制主電路中開關(guān)通斷的PWM控制信號，該信號經(jīng)驅(qū)動電路來控制開關(guān)的通斷， 從而達(dá)到控制實際補償電流i 跟蹤指令電流i *變化的目的。

 有源濾波裝置