APF有源電力濾波器

有源電力濾波器

1.概述

有源電力濾波器是一種真正有效的諧波治理解決方案，采用有源諧波補償技術動態消除電網諧波。實時檢測非線性負載產生的電流波形，分流出諧波部分，再通過IGBT逆變電路輸出等同的諧波電流，以抵消負載諧波，確保從電網吸取的電流為正弦波，實現諧波濾除功能。

2.工作原理

◆濾波原理

APF通過外部電流互感器實時采集電流信號，通過內部檢測電路分離出其中的諧波部分，通過IGBT功率變換器產生與系統中的諧波大小相等相位相反的補償電流，實現濾除諧波的功能。

APF輸出補償電流根據系統的諧波量動態準確變化，因此不會出現過補償的問題。另外，APF內部有過載保護功能，當系統的諧波量大于濾波器容量時，裝置可以自動限制在99%額定容量輸出，不會發生過載。

◆無功補償原理

用戶可以通過參數設置，使APF在濾除諧波的同時進行動態無功補償。

APF根據系統的無功功率，通過IGBT功率變換器產生容性或感性的基波電流，實現動態無功補償的目的，補償目標值可以通過操作面板設定，不會出現過補償，并且補償平滑，不會產生對負載和電網的涌流沖擊。

APF內部控制原理

圖2-2 APF內部控制原理圖

如圖2-2所示，隔離開關合閘后，為防止上電后電網對直流母線電容器的瞬間沖擊，APF首先通過軟起電阻對直流母線的電容器充電，這個過程會持續幾十秒。當母線電壓Udc達到預定值后，主接觸器閉合。直流電容作為儲能器件，通過IGBT逆變器和內部電抗器向外輸出補償電流提供能量。APF通過外部CT實時采集電流信號送至信號調理電路，然后再送至FPGA控制器。控制器將基波成分分離，提取出所有的諧波，將采集到的諧波成分和APF已發出的補償電流比較得到差值作為實時補償信號輸出到驅動電路，觸發IGBT變換器將補償諧波電流注入到電網中，實現濾除諧波的功能。

3.技術參數

4.產品特點

可同時濾除2~50的濾波；

響應時間小于0.1ms,對階躍變化的諧波補償時間小于10ms；

采用高清晰，5.7英寸中文彩色觸摸屏；

有消除三相不平衡的功能；

具有自動限流功能，不會發生過載；

可進行待機功能管理；

可以只濾波，或同時濾波和補償無功，并可設置功能的優先次序；

輸出濾波采用LCL濾波結構，不僅使APF補償時IGBT高頻開關產生的高次諧波不會注入電網，補償效果更好，而且適應于任何現場電網系統阻抗，不會發生諧振，保證裝置安全；

采用Xilinx公司的Spartan3adsp FPGA進行集中控制。FPGA時鐘頻率可到200MHz，內部有84個硬件DSP單元，DSP并行運行，運算速率遠高于單個DSP控制方式，且通信延遲小，響應速度更快，便于采用更的控制算法，使APF達到更加的濾波補償效果。

APF可以實現8臺裝置并聯且只使用一個FPGA集中控制,克服了多個控制器之間通信存在延遲以及可能受到干擾的缺點，增強了APF的補償性能，提高了系統的可靠性。

APF采用閉環控制策略，并結合的自適應電流平均值控制算法。由于電流平均值控制的開關頻率是恒定的，因此克服了傳統的滯環電流控制由于開關頻率變化所帶來的輸出頻譜范圍寬、濾波較困難、高頻諧波會干擾電網等缺點，使APF達到了的濾波性能。

設計選型簡單，不需要進行詳細的電網分析，只需要測量諧波電流的大小。

實施故障記錄和事件記錄，并可查詢歷史記錄。

5.產品應用

適用于電力、鋼鐵、冶金、輕工、建材、紡織、石化、化工、機械、汽車制造、通信、學校醫院、辦公樓宇、電氣化鐵路等行業的供電系統的諧波抑制。

6.型號含義

7.產品選型