有源電力濾波器APF

1、概述
諧波的產生是由于正弦波電壓施加在非線性負載上，電流變成了非正弦波，非正弦波電流在電網阻抗上產生壓降，會使電壓波形也變為非正弦波。由于這些非線性負載所產生的大量諧波電流涌入電網中，導致電壓波形發生畸變現象。這種諧波污染對電網和用戶產生了嚴重的危害。
諧波的危害：

• 電網中存在的諧波將同時降低供用電效率。
• 增加變壓器損耗，降低變壓器額定容量，縮短變壓器使用壽命。
• 大大增加了系統諧振的可能。
• 對于電動機運行時，產生震動與噪音，縮短電動機壽命
• 諧波會引起一些保護設備誤動作或拒動，如繼電保護，熔斷器等。
• 諧波會導致電氣測量儀表計量不準確、產生誤差。
• 諧波污染等級過高，得不到入網批準。

傳統L/C濾波器只能消除特定的幾次諧波,而對其他的某次諧波則會產生放大作用。而且電容器容值會隨著時間、環境發生變化，導致與系統發生諧振，造成電容器設備損壞，影響配電系統正常運行。
2、APF基本原理及產品特點
有源濾波是相對于無源濾波而言，一個是通過主動發出反向諧波(所謂有源)來濾波，另一個是通過被動吸收(所謂無源) 來濾波。有源濾波器的工作原理的基礎是“抵消補償”，在電力三相系統內為了消除諧波電流，濾波器通過計算并以完全相反的方向注入相同的諧波，這樣可以完全消除諧波�；�于同樣的工作原理，有源濾波器可以修正功率因數，產生3相正弦形電流波，滿足負荷要求。
有源電力濾波器是利用全控電力電子元件滿足對電能質量（功率因數和諧波）有高級別要求的用戶需求的裝置。APF裝置并聯在配電系統和用戶設備之間，其主要功能是在電網供電過程中當負載側產生諧波和無功電流時，保證系統側的電流沒有諧波和無功電流，使用戶其他關鍵敏感設備得以在近似不受干擾的電氣環境中正常運行，并且不會污染電網。
有源電力濾波器裝置采用基于雙DSP的主控制器和模塊驅動器的分層分布式控制器體系，并采用基于彩色觸摸屏的人機界面，具有動態連續平滑補償、響應速度快、數字化、自動化、智能化，人機界面友好，控制方法靈活等特點。
3、QD-II型APF技術優勢

• 動態響應及時性：響應時間＜100μs，完全響應時間＜5ms
• 更優的結構設計：內部結構為3 H橋設計，散熱效果好，運行穩定性更高
• 功率損耗�。簼M載時≤小于模塊總容量的3%
• 低噪聲設計：≤65dB（行業標準65dB）
• 諧波濾除率＞95%
• 功率因數＞0.98
• 靈活的補償方式：選定的各次諧波補償可進行幅值設定

4、APF技術參數
4.1技術參數
主要技術參數

額定容量	50A	100A	150A	200A	300A		400A
額定電壓	AC380V±15%/660V±15%/1120V±15%
電氣接線	三相三線、三相四線
額定工作頻率	50Hz±5%
濾波范圍	2-50次諧波(可以選擇性濾波，各次諧波補償可分別設定)
濾波程度	選定每次諧波可進行幅值補償設定
自動限流輸出功能	當負載側的諧波電流大于裝置電流時，裝置將輸出電流限制在額定值
過熱保護	散熱器溫度超過65℃會自動啟動風扇
失壓保護	系統電壓低于Un85%，主斷路器會失壓保護，裝置停止工作
負荷過流保護	流經負荷的電流超過閾值，裝置停止工作
補償過流保護
系統電壓保護	系統側電壓欠壓閾值或過壓閾值，裝置停止工作
直流電壓保護	設備具備軟件和硬件兩種保護，軟件保護點可自行設定一般可設定為正常電壓的1.1倍，硬件保護點為正常工作電壓的1.3倍，當直流電壓超過保護閾值時，設備停止，報相應故障
IGBT保護
沖擊電流	功率模塊內IGBT額定電流的2倍
濾波能力	95%
濾波效果	符合GB/T14549-93標準要求
補償模式	補諧波，諧波次數可選 2、補諧波和無功，部分型號可選
過載能力	120%
多臺運行方式	并聯運行
開關頻率	6.4K—20kHz
響應時間	<5ms
控制算法	具有自適應能力的領域篩選矢量補償算法
控制器	DSP
顯示方式	觸摸屏
通信功能	Modbus RTU協議，RS232（標配）
控制連接	光纖連接、電氣連接
裝置功率損耗	額定滿載運行時，損耗不超過3%額定功率
防護等級	IP30
雷害等級	中雷區
污穢等級	裝置應在不低于規定污染等級3的環境中使用
冷卻方式	強迫風冷
功耗	<2%
噪音	≤65dB（A聲級）
安裝方式	柜體為落地安裝，可與相鄰配電柜并列安裝（等高），電纜可從裝置底部進線，箱式可根據現場情況確定
環境溫度	-5°C～+40°C，且24h內平均氣溫不高于+35℃
存儲溫度	-20°C～65°C
相對濕度	室內溫度在+20℃以下時15%～90%，非凝露即可，在+40℃時不超過50%
海拔高度	安裝海拔小于1000米
柜體尺寸	800×800*2200(mm)				1000*1000*2200(mm)
柜體重量	320Kg	320Kg	320Kg	640Kg	890Kg	890Kg

4.2技術優勢
1. 提出了諧波電流的預測控制方法，大大提高了諧波電流的跟蹤速度與補償效果。響應速度快、濾波能力強、運行損耗小。完全滿足不同的工況需求；
2.能同時動態實時濾除全部諧波或多種選定的諧波；采用矢量篩選技術，可對2到50次之間的諧波進行有選擇的補償。
3.在濾除諧波的同時動態補償基波無功，提高功率因數。也可以在零無功功率的情況下濾除諧波，避免無功反送情況出現；
4.安全性好，不存在諧振或電壓放大（設計有接入電抗器），可自動限制輸出電流，裝置永不過載，保證裝置安全可靠工作；
5. 諧波的濾除采用分相、單獨處理的算法，針對中心電流過大的不平衡系統，諧波的濾除效果尤其明顯。
6.智能啟動系統，一鍵并網
7.獨特的中心線連接結構：把系統線電壓分解成相電壓處理，大幅提高了設備的可靠性。輸出電流波形平滑，裝置損耗低，自適應控制算法，能適應任何系統阻抗的變化。
8.獨特的3H橋式結構：每一相分別獨立控制，提高了整個系統的可控性，例如當其中一相諧波電流過高，進行補償時，不會影響其他兩相的補償效果。同時3H橋式散熱效果好，它采用A、B、C三相分別散熱，每相電抗器與IGBT分別配有專門的散熱風扇。
9.主控制器與IGBT的連接控制全部采用光纖連接。防止了系統的干擾，減少了IGBT爆炸損壞的幾率，大大提高設備的運行可靠性。
10. 可對不平衡系統進行中心電流補償，避免零序電流對電網及電氣設備影響；

5、電氣APF產品技術對比表：

參數	外資A1	外資A2	中資S1	中資S2	中資S3	中資S4	本APF
瞬時響應時間	＜500μs	＜100μs	＜500μs	≤100μs	＜300μs	＜300μs	＜100μs
完全響應時間	＜40ms	＜10ms	＜20ms	＜10ms	≤10ms	＜10ms	＜10ms
有功損耗	＜3%額定模塊功率	＜3%額定模塊功率	＜3%裝置容量	＜3%裝置容量	＜3%設備額定輸出容量	＜3%裝置容量	＜2% 裝置容量
濾波能力	＞97%	＞95%	＞95%	＞95%	＞95%	＞95%	＞95%
濾波范圍	2～50次	2～60次	2～50次	2～50次	2～50次	2～50次	2～50次
中性濾波能力	3倍相線	3倍相線	3倍相線	3倍相線	3倍相線	3倍相線	3倍相線
濾波程度設定	可對每次諧波進行單獨設置	空	空	空	空	可選擇特定次數諧波補償	可對每次諧波進行單獨設定
功率因數校正	±0.6，可設定	有，可設定	有，可設定	無功補償模式	無功補償模式	無功補償模式	可同時補無功和發諧波

6、APF應用領域

QD-II-APF是電力污染嚴重、或對供電電能質量要求高的企業，需要進行電能質量改善的理想產品�？蓮V泛用于冶金鋼鐵行業、通信行業、軌道交通行業、煙草行業、醫療行業、水處理行業、水泥行業、汽車行業、過程控制行業、造紙行業、太陽能行業、印染行業、建筑行業等領域。產品質量穩定、可靠，治理效果好，同時達到節能、節材的效果，是電流諧波治理技術的最新發展方向。

 

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