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有源濾波器,也叫APF,一種用于動(dòng)態(tài)抑制諧波、補(bǔ)償無功的新式電力電子設(shè)備,它能夠?qū)藜?xì)和頻率都改變的諧波以及改變的無功進(jìn)行補(bǔ)償。此物在現(xiàn)在的工程項(xiàng)目中的配電體系中的運(yùn)用也越來越廣泛。作為一個(gè)新的元件或許電能質(zhì)量設(shè)備,它一般被打包在成套柜內(nèi)一同供貨運(yùn)用。有源濾波器的內(nèi)部控制原理:隔離開關(guān)合閘后,為防止上電后電網(wǎng)對(duì)直流母線電容器的瞬間沖擊,有源濾波器首先通過軟起電阻對(duì)直流母線的電容器充電,這個(gè)過程會(huì)持續(xù)幾十秒。那么,有源濾波器的諧波濾除規(guī)模有多大呢?
1.每個(gè)用電體系的負(fù)載特性是不一樣的,所以諧波頻譜的分布也是不一樣的。例有的負(fù)載首要以3,6,9次諧波為主,而有些負(fù)載諧波很豐厚,有2~60次諧波,或許以上次諧波都有。
2.每個(gè)品牌不同系列的有源濾波器能夠?yàn)V除諧波的次數(shù)也是不一樣的。
有些有源濾波器只能濾除25次及以下次的諧波,而有些則能夠?yàn)V除60次以下諧波,這些指標(biāo)關(guān)于各廠家都是不一樣的,在選購時(shí)一定要留意。
該裝置由電容器、電抗器,有時(shí)還包括電阻器等無源元件組成,以對(duì)某次諧波或其以上次諧波形成低阻抗通路,以達(dá)到抑制高次諧波的作用;由于SVC的調(diào)節(jié)范圍要由感性區(qū)擴(kuò)大到容性區(qū),所以濾波器與動(dòng)態(tài)控制的電抗器一起并聯(lián),這樣既滿足無功補(bǔ)償、改善功率因數(shù),又能消除高次諧波的影響。有源電力濾波器能解決變頻器在應(yīng)用中給電機(jī)帶來影響:使電動(dòng)機(jī)絕緣強(qiáng)度降低加速老化問題目前很多變頻器是采用PWM的控制方式。
國際上廣泛使用的濾波器種類有:各階次單調(diào)諧濾波器、雙調(diào)諧濾波器、二階寬頗帶與三階寬頻帶高通濾波器等。
APF經(jīng)耦合變壓器串接入電力系統(tǒng),可等效為一個(gè)受控電壓源。主要優(yōu)點(diǎn)是補(bǔ)償電網(wǎng)諧波電壓和三相不平衡電壓,消除電壓型諧波源負(fù)載對(duì)系統(tǒng)的影響,以及系統(tǒng)側(cè)電壓諧波與電壓波動(dòng)對(duì)敏感負(fù)載的影響。
但是,串聯(lián)型有源濾波器損耗較大,且各種保護(hù)電路也較復(fù)雜;同時(shí)串聯(lián)型有源電力濾波器應(yīng)用在直流系統(tǒng)中時(shí),耦合變壓器的系統(tǒng)接入側(cè)很容易出現(xiàn)直流磁飽和問題,所以只在交流系統(tǒng)中采用。
有源濾波器基本原理:
有源電力濾波器,是采用現(xiàn)代電力電子技術(shù)和基于高速DSP器件的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)制成的新型電力諧波治理設(shè)備。它由指令電流運(yùn)算電路和補(bǔ)償電流發(fā)生電路兩個(gè)主要部分組成。指令電流運(yùn)算電路實(shí)時(shí)監(jiān)視線路中的電流,并將模擬電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào),送入高速數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理,將諧波與基波分離,并以脈寬調(diào)制(PWM)信號(hào)形式向補(bǔ)償電流發(fā)生電路送出驅(qū)動(dòng)脈沖,驅(qū)動(dòng)IGBT或IPM功率模塊,生成與電網(wǎng)諧波電流幅值相等、極性相反的補(bǔ)償電流注入電網(wǎng),對(duì)諧波電流進(jìn)行補(bǔ)償或抵消,主動(dòng)消除電力諧波。實(shí)時(shí)檢測非線性負(fù)載產(chǎn)生的電流波形,經(jīng)過先進(jìn)FFT算法分析出諧波部分,再通過IGBT逆變電路輸出等同的諧波電流,以抵消負(fù)載諧波,確保從電網(wǎng)吸取的電流為正弦波,實(shí)現(xiàn)諧波濾除功能。
諧波治理的目的包括:
1. 滿足電力公司對(duì)諧波電流發(fā)射的限制要求;
2. 釋放變壓器的有效容量,提高變壓器的效率;
3. 提高配電系統(tǒng)(包括無功補(bǔ)償裝置、繼電保護(hù)器、電纜等)的可靠性;
4. 為企業(yè)內(nèi)的各類設(shè)備提供質(zhì)量優(yōu)良的電能,保證制造系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
人們對(duì)諧波的危害已經(jīng)十分熟悉,很多企業(yè)也開始重視諧波的治理。諧波治理的目的不同,所采取的方案也是不同的。因此,在確定諧波治理的方案之前,要明確諧波治理的目的。
滿足電力公司的要求是企業(yè)進(jìn)行諧波治理的首要?jiǎng)訖C(jī)。為電力用戶提供合格的電能,是電力公司的責(zé)任。因此,電力公司要對(duì)那些可能污染電網(wǎng)的用戶的提出諧波治理的要求。隨著越來越多的企業(yè)對(duì)電能質(zhì)量的要求提高,電力公司將對(duì)電力用戶進(jìn)行更嚴(yán)格的要求。
在目前階段,出于后面2-4目的而進(jìn)行諧波治理的企業(yè)較少。企業(yè)僅在出現(xiàn)了故障現(xiàn)象后,才開始考慮諧波治理的問題。其中,諧波導(dǎo)致無功補(bǔ)償裝置燒毀的情況為常見。無論諧波治理的終目的是什么,其本質(zhì)就是減小負(fù)載(可能是一組負(fù)載)向電網(wǎng)注入的諧波電流,因?yàn)橹C波電流是諧波問題的根源。有源濾波技術(shù)可以對(duì)頻率和幅度都變化的諧波進(jìn)行治理,但也存在初期投資大、運(yùn)行效率低的缺點(diǎn),為此,可以將有源濾波技術(shù)和無源濾波技術(shù)結(jié)合起來使用,既可以使有源濾波器降低,又可彌補(bǔ)無源濾波器的缺陷,是一個(gè)很好的發(fā)展方向。只不過,針對(duì)不同的目的,控制諧波電流的位置不同,也就是采用的諧波治理方案不同。