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* * * * * APF有源电力滤波器详解 岳莉苹 APF有源滤波器实现功能 完美的电能质量 并联型APF有源滤波器 APF有源滤波器实现功能 1 谐波治理： 治理负载电流畸变 2 无功补偿： 补偿基波正序无功分量 3 三相电流不平衡： 补偿基波负序分量 补偿零序分量 并联型APF有源电力滤波器的实现方法 谐波国家标准[GB/T 14549] 公用电网谐波电压（电压） 电网标称 电压 KV 电压总谐波 畸变率% 各次谐波电压含有率：% 奇次 偶次 0.38 5.0 4.0 2.0 6 4.0 3.2 1.6 10 35 3.0 2.4 1.2 66 110 2.0 1.6 0.8 关于谐波 典型电流波形 谐波源设备 交流调压器 六脉冲变流器 十二脉冲变流器 电流波形 总谐波畸变率 触发角决定 28% 15% 关于谐波 谐波源负载分类 名 称 所属行业 变频装置 商业、市政、民用、 公用事业、工矿企业等 UPS、开关电源、逆变电源 公用事业、商业、 电子、通讯等 地铁、轻轨、充电站（桩） 交通 单（多）晶硅生产设备、中频炉 制造业 电弧炉、交流弧焊机、感应加热装置 机械、能源、化工 关于谐波 主要行业谐波 电流畸变数据 行业类型 THDi 参考值 谐波源负载 办公楼宇 15% 计算机设备、中央空调、各类节能灯、 办公类用电设备、大型电梯 医疗行业 20% 重要医技设备、核磁共振设备、加速器、CT、 X光机、UPS等 通信机房 35% 大功率UPS、开关电源 公共设施 25% 可控硅调光系统、UPS、中央空调 银行金融 20% UPS、电子设备、空调、电梯 生产制造 20% 变频驱动、直流调速驱动 水处理厂 25% 变频器、软启动器 谐波危害 关键参数 参数1：容量 与其它三相交流电力设备的容量定义相同，有源电力滤波器装置的容量SAPF为： 式中，UAPF和IAPF分别为有源电力滤波器交流侧线电压和线电流的有效值。 市售APF大多采用电流标称，如75A对应的容量为50kVA、150A对应100kVA。 关键参数 参数4：响应时间 1、响应时间指的是谐波电流被完全消除所需的时间。瞬时响应时间指的是开始出谐波的时间，有的厂家给出us级的瞬时响应时间和响应时间没有关联。 2、响应时间越小跟踪速度越快，可以应用于负载快速波动的场合。 3、有的厂家给出的不是谐波电流被完全消除所需的时间，可能是消除50-90%谐波所需时间。超过40ms的响应时间不适于负载快速波动的场合。 关键参数 参数4：响应时间 响应时间是指谐波负载投入后，经过多长时间电网的谐波电流被完全滤除(只有基波)或达到稳定状态。 图(a)给出了电网电流和负载电流的波形；图(b)给出了电网电流和APF输出电流的波形。可看出，负载电流从0到额定电流130A时，经过20ms后APF完全补偿了谐波电流，这证明了APF的响应时间为20ms。 关键参数 参数3：补偿率 在负载谐波电流处于APF补偿电流范围内时，单台APF谐波补偿率η的定义如下： 补偿率是针对典型负载的，不是任何负载时都能达到。公布的APF行业标准规定额定电流条件下补偿率应75%。任何厂家的补偿率都是针对典型负载的，且定义有差别，起草中的APF国标对补偿率的定义及测试方法有明确规定。 Ih—滤波装置工作后，电网侧的第h次谐波电流方均根值； Inh—滤波装置工作前，电网侧的h次谐波电流方均根值。 设计选型 设计选型 选型计算[简化计算举例] 某通信机房UPS负载容量为30kVA，用户侧电压为220V，因为负载为UPS，其典型推荐ThdI取值为35%，根据谐波电流的简化计算公式可得： 每相负载电流 可以取50A； 每相估算谐波电流 故选用补偿电流为30A—50A的有源滤波器即可满足抑制谐波的需要。 关键参数 参数2：补偿次数 补偿次数是可补偿的谐波次数，不是补偿次数越高性能就越好。 需注意以下问题： 1、弄清负载的谐波电流哪些频次是必须补偿的，若负载的高次谐波电流很小就没有补偿的必要，一般而言25次以上的谐波电流很小。 2、APF输出电流的频次分配比例是按典型负载设计的，不是任何频次电流都可以达到额定值，如：75A的APF出75A的50次谐波电流。越是高次电流(13次)以上，输出能力越差。 实验数据和波形（补谐波） 型式试验数据