APF产品选型指南文章.doc

有源电力滤波器选型指南 晏祥彪，孟庆振，刘淮涛 （南京亚派科技实业有限公司，江苏省 南京市） 摘要：本文主要介绍了南京亚派科技实业有限公司的有源电力滤波器特点，以及在不同行业内如何进行选型，在设计院如何进行上图等内容。 关键词：有源电力滤波器；选型；上图符号 0 引言 近年来，随着电力电子技术的广泛应用，电能得到了更加充分的利用。但电力电子装置自身所具有的非线性也使得电网的电压和电流发生畸变，这些高度非线性设备数量和额定容量的日益增大使得电力系统谐波污染问题日益严重，已成为了影响电能质量的公害，对电力系统的安全、经济运行造成极大的影响；而另一方面供电方及其电力系统设备、用户及其用电设备对电能质量的要求越来越高，这一矛盾使得人们对谐波污染问题越来越重视。 有源电力滤波器，作为一种新型的谐波治理装置，凸显出了无源滤波装置无可比拟的优势。它是利用可关断电力电子器件，产生与负荷电流中谐波分量大小相等、相位相反的电流来抵消谐波的滤波装置，既实现了动态跟踪补偿，又可以补偿谐波和无功。 有源电力滤波器可广泛应用于工业、商业和机关团体的配电网中，如：电力系统、电解电镀企业、水处理设备、石化企业、大型商场及办公大楼、精密电子企业、机场港口的供电系统、医疗机构等。有源电力滤波器的应用，将会起到保障供电可靠性、降低干扰、提高产品质量、增长设备寿命减少设备损坏等作用。 随着有源电力滤波器的逐渐广泛使用，针对不同行业，能够快速进行上图、选型等就显得日益重要。为了方便广大设计人员或者用户选型，本文对有源电力滤波器的选型方法以及上图方法等进行了着重介绍。 1、有源电力滤波器介绍 1.1 有源电力滤波器的工作原理 A-APF有源电力滤波器对负载电流iL进行实时检测，由谐波提取算法将iL中的谐波电流成份iLh分离出来后，进行取反，并控制电力电子器件动作产生谐波补偿电流iC，这样就可以保证公用电网流入的电流为纯正波形。如图所示： 图1 APF原理图 1.2 有源电力滤波器的主要技术特点 动态响应及时性（迅速） 瞬时响应时间＜100μs，完全响应时间＜7ms。 无源电力滤波器由于采用接触器等投切，所以响应速度较慢，一般要几十毫秒。 便捷及时的远程监控功能（灵活） 集中监控：通信接口采用RS232、RS485、CAN、以太网接口，通信协议采用Modbus或IEC60870-5-103；选配 GSM短信功能模块。 补偿效果独立性（稳定） A-APF的补偿效果与配电系统阻抗及系统结构无关。无源电力滤波器会因系统阻抗的变化而存在放大谐波等危险。 完善的设备保护功能（安全） 具有过压、欠压、过温、过载、缺相、短路、抗干扰等软硬件保护功能，并能自动切除设备，确保设备自身及配电系统的用电安全。 配套优质的零部件（优质） 关键元器件全部精选国际一流零部件，保证设备质量。 丰富的并联扩容能力（可扩） 异容并联，数量不限，方便后期扩容改造。 滤波效果（强效） 有源滤波响应负载变化，实现反灌电源的谐波＜7%。中性线最大滤波能力3倍于相线电流（适用于4L系列）。 功率损耗小（高效） 满载时≤小于模块总容量的3%。 运行噪声小（环保） 设备满载运行噪声＜55dB（距离设备一米处），达到需要保持安静区域的噪声标准要求。 1.3 有源电力滤波器和无源电力滤波器的对比 有源、无源电力滤波器对比表 项目 名称 无源电力滤波器 有源电力滤波器 工作原理 无源滤波器由LC等被动元件组成，将其设计为某频率下极低阻抗，对相应频率谐波电流 进行分流，其行为模式为提供被动式谐波电流旁路通道。 有源滤波器由电力电子元件和DSP等构成的电能变换设备，检测负载谐波电流并主动提供对应的补偿电流，补偿后的源电流几乎为纯正弦波，其行为模式为主动式电流源输出。 谐波处理能力 只能滤除固定次数的谐波 动态滤除多次谐波 系统或回路阻抗变化之影响 系统阻抗变化时，存在谐波放大和系统谐振等危险 不受影响 负载增加之影响 可能超载而损坏 无损坏危险，能正常工作，仅滤波能力不足而已 对负载变化响应速度 较慢（接触器投切） 快，7ms 提供无功补偿容量 有级差 无级差 体积、重量 大、重 小、轻 适用范围 谐波成分及大小相对稳定，且谐波成分较简单的场合 谐波大小动态变化，谐波成分复杂的场合 维护成本 高 低 2 有源电力滤波器选型方法 2.1 选型依据 设计方案的选择 选用无源滤波器还是有源滤波器 采用集中补偿还是就地补偿 滤波器的额定电压等级与频率要与系统一致； 确定滤波器系列 有中性线：选用3相4线系统，即4L系列； 无中性线：选用3相3线系统，即3L系列。 确定滤波器容量 一般选取滤波器的额定补偿电流与负荷谐波电流大致相等； 滤波器的额定补偿电流大于负荷谐波电流滤波充分； 滤波器的额定补偿