什么是有源電力濾波器(APF),有源電力濾波器的工作原理

一、什么是有源電力濾波器(APF)：

有源電力濾波器(APF)是一種用于動態(tài)抑制諧波、補償無功的新型電力電子裝置，它能夠?qū)Υ笮『皖l率都變化的諧波以及變化的無功進行補償，之所以稱為有源，顧名思義該裝置需要提供電源，其應用可克服LC濾波器等傳統(tǒng)的諧波抑制和無功補償方法的缺點(傳統(tǒng)的只能固定補償)，實現(xiàn)了動態(tài)跟蹤補償，而且可以既補諧波又補無功;三相電路瞬時無功功率理論是APF發(fā)展的主要基礎理論;APF有并聯(lián)型和串聯(lián)型兩種，前者用的多;并聯(lián)有源濾波器主要是治理電流諧波，串聯(lián)有源濾波器主要是治理電壓諧波等引起的問題。有源濾波器同無源濾波器比較，治理效果好，主要可以同時濾除多次及高次諧波，不會引起諧振，但是價位相對高!

二、有源電力濾波器(APF)基本原理：

有源電力濾波器，是采用現(xiàn)代電力電子技術和基于高速DSP器件的數(shù)字信號處理技術制成的新型電力諧波治理專用設備。它由指令電流運算電路和補償電流發(fā)生電路兩個主要部分組成。指令電流運算電路實時監(jiān)視線路中的電流，并將模擬電流信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，送入高速數(shù)字信號處理器(DSP)對信號進行處理，將諧波與基波分離，并以脈寬調(diào)制(PWM)信號形式向補償電流發(fā)生電路送出驅(qū)動脈沖，驅(qū)動IGBT或IPM功率模塊，生成與電網(wǎng)諧波電流幅值相等、極性相反的補償電流注入電網(wǎng)，對諧波電流進行補償或抵消，主動消除電力諧波。

三、有源電力濾波器(APF)基本應用：

諧波主要危害：

? 增加電力設施負荷，降低系統(tǒng)功率因數(shù)，降低發(fā)電、輸電及用電設備的有效容量和效率，造成設備浪費、線路浪費和電能損失;

? 引起無功補償電容器諧振和諧波電流放大，導致電容器組因過電流或過電壓而損壞或無法投入運行;

? 產(chǎn)生脈動轉(zhuǎn)矩致使電動機振動，影響產(chǎn)品質(zhì)量和電機壽命;

? 由于渦流和集膚效應，使電機、變壓器、輸電線路等產(chǎn)生附加功率損耗而過熱，浪費電能并加速絕緣老化;

? 諧波電壓以正比于其峰值電壓的形式增強了絕緣介質(zhì)的電場強度，降低設備使用壽命;

? 零序(3的倍數(shù)次)諧波電流會導致三相四線系統(tǒng)的中線過載，并在三角形接法的變壓器繞組內(nèi)產(chǎn)生環(huán)流，使繞組電流超過額定值，嚴重時甚至引發(fā)事故。

? 諧波會改變保護繼電器的動作特性，引起繼電保護設施的誤動作，造成繼電保護等自動裝置工作紊亂;

? 諧波變改變了電壓或電流的變化率和峰值，延緩電弧熄滅，影響斷路器的分斷容量;

? 使計量儀表特別是感應式電能表產(chǎn)生計量誤差;

? 干擾鄰近的電力電子設備、工業(yè)控制設備和通訊設備，影響設備的正常運行。

四、有源濾波的優(yōu)點和缺點：

優(yōu)點：可動態(tài)濾除各次諧波，對系統(tǒng)內(nèi)的諧波能夠完全吸收;不會產(chǎn)生諧振。

缺點：造價太高;受硬件限制，在大容量場合無法使用:有源濾波容量單套不超過100KVA,目前最高適用電網(wǎng)電壓不超過450V.

五、應用場合

有源電力濾波器可廣泛應用于工業(yè)、商業(yè)和機關團體的配電網(wǎng)中，如：電力系統(tǒng)、電解電鍍企業(yè)、水處理設備、石化企業(yè)、大型商場及辦公大樓、精密電子企業(yè)、機場/港口的供電系統(tǒng)、醫(yī)療機構(gòu)等。根據(jù)應用對象不同，HTAPF-I型有源電力濾波器的應用將起到保障供電可靠性、降低干擾、提高產(chǎn)品質(zhì)量、增長設備壽命減少設備損壞等作用。

六、主要發(fā)展狀況：

由于有源濾波存在的不足和缺陷，目前國內(nèi)市場上主要以無源濾波為主;國際上以ABB、APS、諾基亞、施耐德(梅蘭日蘭)、西門子為代表，國內(nèi)以山大華天，哈工大、西安賽博為代表，另外清華大學電機系研制的CleanPower系列有源電力濾波器在自適應能力，穩(wěn)定性以及對各種延時的最優(yōu)補償方面有了長足的進展，成為了最先進的產(chǎn)品之一。隨著電力電子技術的進步，有源電力濾波器以其巨大的技術優(yōu)勢、強大功能、逐漸下降的價格，必將最終取代傳統(tǒng)的電容型無功補償裝置，占據(jù)市場主流。路之生科技的APF采用業(yè)界最先進的動態(tài)實時跟蹤補償方式消除電網(wǎng)諧波，它實時檢測非線性負載所產(chǎn)生的電流波形，采用先進的算法提取出負載諧波成分，并將幅值相等、相位相反的補償電流注入到電網(wǎng)，實現(xiàn)實時動態(tài)濾除諧波功能，確保最終注入電網(wǎng)的電流為標準的正弦波。