电能质量讲座第六讲电力滤波装置

有源电力滤波器装置主要应用于什么场合安科瑞王志彬2019.03小编给大家分享下有源电力滤波器装置主要应用场合领域：随着国内外电力电子技术的发展，大量由电力电子开关构成的、具有非线性特性的用电设备广泛应用于冶金、钢铁、交通、化工等工业领域，如电解装置、电气机车、轧制机械、高频炉等，故国内外电网中的谐波污染状况日益严重。

电网中的高次谐波会造成旋转电机和变压器过热，使电力电容器组工作不正常，甚至造成热击穿损坏；对电力系统中的发电机、调相机、继电保护自动装置和电能计量等也有很大危害，严重时会引发设备误动作，造成重大事故；谐波污染对通信、计算机系统、高精度加工机械，检测仪表等用电设备也有严重的干扰。

因此，必须采取有效的措施来消除电网中的高次谐波。

在低压配电网中这些谐波污染问题显得尤为突出，严重影响到各种类大型厂矿的正常生产，如钢铁、煤矿、化工、纺织等企业，以及IT和大规模微电子集成电路企业，造成产品报废，生产线停产，生产设备的寿命骤减甚至损坏。

目前用户通常采用并联型无源滤波器来抑制谐波，但存在不少缺陷。

现在的趋势是采用电力电子装置进行谐波补偿，即有源电力滤波器（APF）与前者相比apf有源滤波器能对变化的谐波进行迅速的动态跟踪补偿，而且补偿特性不受电网阻抗的影响。

有源电力滤波器装置必定是消除谐波的主导产品安科瑞ANAPF有源电力滤波器1、概述1.1谐波的产生电力系统中理想的电压、电流波形都是频率为50Hz的正弦波，但是非线性电力设备（大功率可控硅、变频器、UPS、开关电源、中频炉等）的广泛应用产生了大量畸变的谐波电流，谐波电流耦合在线路上产生谐波电压。

对非正弦的畸变电流作傅立叶级数分解，其中频率与工频相同的分量为基波，频率是基波频率整数倍的分量为谐波。

谐波是电能质量的重要指标。

1.2谐波的危害●谐波使公用电网中的元件产生附加的损耗，降低了发电、输电及用电设备的效率。

大量三次谐波流过中线会使线路过热，甚至引起火灾。

关于安装有源电力滤波器提高电能质量的探讨摘要：本文主要阐述了有源滤波器的相关理论知识，详细研究了有源滤波器所具有的优势，且主要从有源滤波器的应用优势和产生的经济效益方面进行探讨。

关键词：有源电力滤波器；电能质量；改善随着我国社会的发展，我国的电力系统不断地进行升级和更新，且增加了多种电力电子设备，如电弧炉、变频调速装置、电网中整流器等，而这些电力电子装置的不平衡性、冲击性、非线性等特性严重影响了电能质量。

而在现代社会经济条件下，层出不穷的新型电子设备对电能质量的要求也越来越高。

因此，积极研究治理电能质量的措施已经成为电力事业发展的研究重点，而本文主要对有源电力滤波器的应用进行研究，以达到提高电能质量的目的。

1有源滤波器的相关理论谐波的危害电网给交流调压、二极管整流器、变频器等非线性负载供电时，电流波形会产生异变，不仅有基波，还有谐波。

谐波会直接消耗基波无功功率，进而给电网和用电户带来较大的影响。

谐波会对变压器、电容器、旋转电机等设备的正常运行带来较大的影响，设备无法正常工程，且设备绝缘老化速度加快、使用寿命缩短，产生这种情况的主要原因是频率升高带来的涡流、磁滞、集肤效应等，谐波电流会附加损耗转子回路、电机绕组和转子定子铁心，提高的电机温度，使电机出现局部过热现象，进而加速设备老化，情况严重时会使设备发生故障。

不仅如此，谐波会提高电网谐振发生率，主要原因是电网普遍应用了补偿功率因数的电容器，以补偿无功功率，提高功率因数，且电网中还有感性部分，而电网中的电容和感性部分会为谐振提供条件，进而对某频率谐波产生较高的电流或电压，超出设备承载能力而损坏，从而产生事故。

由此可见，谐波具有较大的危害，极大地影响了电能质量，应采用有效的措施予以消除。

（二）有源滤波器工作原理目前提高电能质量的方法中，有源电力滤波设备替代传统无源补偿设备是重要的一种措施。

但是在有源滤波器的实际应用过程中，依然存在较多的问题，如控制鲁棒性差、补偿精度低、设备相应速度慢等。

滤波器在电力系统电能质量监测中的应用电能质量是指供电系统中电压、电流和频率等电气参数的波形和稳定性是否符合所要求的标准。

电能质量问题会导致电网中的电器设备无法正常工作，甚至引发故障和损坏。

为了保障电能质量，滤波器成为电力系统电能质量监测中不可或缺的重要工具。

本文将介绍滤波器在电力系统电能质量监测中的应用。

一、滤波器概述滤波器是一种能够将特定频率范围内的信号通过，并阻止其他频率范围的信号传输的设备。

在电力系统中，滤波器主要用于消除电力设备与传输线路中产生的谐波、噪声等电磁干扰，提高电能质量。

二、滤波器在电能质量监测中的重要性1. 谐波滤波谐波是电力系统中常见的一种电能质量问题，它会使电网中的电气设备产生电压、电流畸变，影响设备正常运行。

滤波器能够根据谐波信号的频率特性，选择性地滤除谐波信号，减小谐波对系统的影响，从而改善电能质量。

2. 噪声滤波电力系统中存在各种噪声信号，如高频噪声、电磁辐射干扰等。

这些噪声信号会干扰电网中的正常电能传输和设备运行，降低设备的可靠性和性能。

滤波器能够滤除这些噪声信号，保证电能质量的稳定和可靠。

3. 电磁干扰滤波电力系统中的设备和传输线路会产生电磁辐射，这些辐射信号可能会干扰其他设备的正常工作。

滤波器能够选择性地滤除电磁干扰信号，降低电磁辐射对其他设备的影响，提高电网的稳定性和安全性。

三、滤波器的种类及其特点1. 无源滤波器无源滤波器采用被动元件（如电感、电容、电阻等）组成的电路，能够实现对特定频率信号的滤波。

它具有结构简单、成本低廉的优点，但其滤波特性随着频率的变化而变化，且难以适应复杂的电网环境。

2. 有源滤波器有源滤波器在无源滤波器的基础上，引入了放大器等有源器件，能够在一定频率范围内实现精确的滤波效果。

有源滤波器具有滤波精度高、适应性强等优点，但相应地成本较高，且需要额外的能量供应。

3. 自适应滤波器自适应滤波器是一种根据电网中实时电能质量状况调整滤波参数的滤波器。

有源电力滤波器在配网电能质量控制中的应用摘要：对于整个电网而言，当非线性电力用户负荷出现后会产生谐波电流，电网电压发生畸形的几率较高，严重影响了同线路相关用户的电力质量。

长时间以来，在电力系统中谐波治理问题都是一项十分关键的任务。

传统谐波治理处理方式，主要是采用以LC无源元件为核心的谐振装置，将其进行并联，利用无源支路完全吸收低阻特性的谐波。

谐振条件对线路阻抗的影响较为深刻，很容易因为失谐致使滤波效果差强人意。

随着PWM技术、全控性电力半导体器件的日益成熟，各种新型电力谐波治理装置不断涌现，其中具有代表性的是有源滤波器（APF）。

重复控制这种控制算法主要是以内模原理为基础，其可以精准跟踪周期性的参考信号，具有实现难度小、结构简单的特点，因此积极运用于有源电力滤波器中。

关键词：有源电力滤波器；配网；电能质量；应用1有源电力滤波器有源电力滤波器是一种谐波电流滤波装置，它将补偿后的谐波电流引入电网，用于抵消负载形成的谐波电流。

它具有高机动性和快速响应，可以实现适度补偿，并且不会改善电网的电容性组件。

它比无源滤波器具有更好的滤波效果，但成本较高。

与无源滤波器（下称功率因数）相比，有源滤波器（下称APF）具有以下优点：a）滤波特性不受系统软件特性阻抗的影响。

b）与系统特性阻抗不易产生串联或串联谐振，系统结构的变化不会影响修复的实际效果。

c）原则上，它比功率因数更优秀，可以用一个设备完成对每个谐波的处理。

d）动态调节已经完成，可以快速响应谐波数量和大小的变化。

e）因为设备本身可以完成输出限制，所以即使谐波分量扩大，也不会加载。

f）它具有各种补偿功能，可以补偿无功负载和负序。

g）能够对多个谐波源进行统一调节。

2有源电力滤波器在配网电能质量控制中的应用2.1单相并联型APF的设计2.1.1基于变换器直流侧电压的谐波电流检测法并联型APF的变换器直流侧都有一个大电容，用于储存电能，其大小影响补偿效果。

基于变换器直流侧电压的谐波电流检测法的思路是，将电容电压与设定的参考电压相比较，得到含有扰动量的信号，将该信号馈送到一个PI控制器中，该控制器能调整输入信号得到无扰动的输出信号，该输出信号就是负载电流基波分量的幅值。

滤波器在电力系统电能质量改善中的应用滤波器是电力系统中常用的设备，用于将电力系统中的噪声、谐波和其他干扰信号滤除或降低，以改善电能质量。

本文将探讨滤波器的工作原理、常见类型、应用场景以及在电能质量改善中的作用。

一、滤波器的工作原理滤波器的基本工作原理是根据频率选择性，将特定频率范围内的信号通过，而剔除其他频率的干扰信号。

它利用电容、电感或者二者的组合来实现信号的滤波。

滤波器根据其传递函数的特点，可以将信号分为低频、高频和带通等。

二、常见类型的滤波器1. 低通滤波器：低通滤波器可将高频信号滤除，只传递低频信号。

它广泛应用于电力系统中，用于滤除谐波和高频噪声。

常见的低通滤波器包括LC滤波器、RC滤波器等。

2. 高通滤波器：高通滤波器与低通滤波器相反，它能够滤除低频信号，只传递高频信号。

在一些特定的应用场景中，需要滤除低频干扰，例如功率谐波。

3. 带通滤波器：带通滤波器可以选择某个频率范围内的信号进行传递。

它适用于需要选取某个频率带宽的信号传输，例如在特定频率范围内的电力故障检测。

4. 带阻滤波器：带阻滤波器（也称为陷波滤波器）与带通滤波器相反，它能够滤除某个频率范围内的信号，而传递其他频率的信号。

常见的应用场景包括去除特定频率的噪声。

三、滤波器在电能质量改善中的应用1. 谐波滤波：电力系统中存在的谐波会导致电能质量下降，甚至对设备造成损坏。

滤波器可以检测并滤除谐波，以减少其对电能质量的影响。

通过在谐波频率附近添加并调整谐波滤波器，可以显著改善电能质量。

2. 故障检测：滤波器可以用于电力系统中故障信号的滤波和检测。

通过选择特定频率范围的信号，可以有效检测出系统中的故障信号，从而及时采取措施防止电能质量的下降。

3. 电能质量监测：滤波器可以与电能质量监测设备结合使用，对电力系统中的噪声和干扰信号进行滤除，保证电能质量监测的准确性和可靠性。

通过合适的滤波器选择和配置，可以实现对不同频率范围的信号进行准确分析和判断。

电力滤波技术简介随着大量电力电子装置在电网的投入运行，谐波已被公认为电力系统的“污染”和“公害”，谐波问题以及谐波的治理问题随着电力系统的发展愈来愈引起广泛的关注。

目前谐波治理的方法主要有无源滤波技术和有源滤波技术两种。

一、有源滤波器与无源滤波器有源电力滤波器（APF）是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置，它能够对大小和频率都变化的谐波以及变化的无功进行补偿，之所以称为有源，顾名思义该装置需要提供电源，其应用可克服LC滤波器等传统的谐波抑制和无功补偿方法的缺点（传统的只能固定补偿），实现了动态跟踪补偿，而且可以既补谐波又补无功；三相电路瞬时无功功率理论是APF发展的主要基础理论；APF有并联型和串联型两种，前者用的多；并联有源滤波器主要是治理电流谐波，串联有源滤波器主要是治理电压谐波等引起的问题。

有源滤波器同无源滤波器比较，治理效果好，主要可以同时滤除多次及高次谐波，不会引起谐振，但是价位相对高！目前有源滤波器能滤到50次谐波; 无源滤波器只能针对3，5，7，9等几次谐波。

无源滤波装置是目前应用最为广泛的谐波抑制手段，它是按照希望抑制的谐波次数专门量身制造的，采用电感、电容的调谐原理，将谐波陷落在滤波器中，以减少对电网的注入。

无源滤波装置结构简单，成本较低，技术已比较成熟，但是也存在着难以克服的缺陷：1、滤波特性受系统参数的影响较大，极易与系统或者其它滤波支路发生串并联谐振。

2、只能消除特定的几次谐波，而对其他的某次谐波则会产生放大作用3、滤波、无功补偿、调压等要求之间有时难以协调4、谐波电流增大时，滤波器负担随之加重，可能造成滤波器过载，甚至损坏设备。

5、有效材料消耗多，体积大有源滤波技术作为一种新型的谐波治理技术，是消除谐波污染、提高电能质量的有效工具，与无源滤波技术相比，有着无可比拟的优势，主要表现在以下几个方面。

1、实现了动态补偿，可对频率和大小均变化的无功功率进行补偿，对补偿对象的变化有极快的响应速度；2、有源滤波装置是一个高阻抗电流源，它的接入对系统阻抗不会产生影响，因此此类装置适合系列化，规模化生产；3、当电网结构发生变化时装置受电网阻抗的影响不大，不存在与电网阻抗发生谐振的危险，同时能抑制串并联谐振4、补偿无功功率时不需要储能元件，补偿谐波时所需要的储能元件不大5、用同一台装置可同时补偿多次谐波电流和非整数倍次的谐波电流，既可以对一个谐波和无功源进行单独补偿，也可对多个谐波和无功源进行集中补偿6、当线路中的谐波电流突然增大时有源滤波器不会发生过载，并且能正常发挥作用，不需要与系统断开7、装置可以仅输出所需要补偿的高次谐波电流，不输出基波无功功率，不但减小了有源滤波器的总容量，还可以避免轻负荷时发生无功倒送现象。

有源电力滤波器基本原理及设备目录一．APF 的系统构成 ................................................................ 错误！未定义书签。

二．APF 特性 ............................................................................ 错误！未定义书签。

三.APF的组成和功能 ................................................................ 错误！未定义书签。

四．技术参数及规格型号 ........................................................ 错误！未定义书签。

五．经典案例.............................................................................. 错误！未定义书签。

六、谐波无功节能...................................................................... 错误！未定义书签。

七、谐波无功治理设备的选择.................................................. 错误！未定义书签。

有源电力滤波器是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置，它能对大小和频率都变化的谐波以及变化的无功进行补偿，其应用可克服LC滤波器等传统的谐波抑制和无功补偿方法的缺点。

有源电力滤波器的基本原理如下图所示：检测补偿对象的电压和电流，经指令电流运算电路计算得出补偿电流的指令信号，该信号经补偿电流发生电路放大，得出补偿电流，补偿电流与负载电流中要补偿的谐波及无功等电流抵消，最终得到期望的电源电流。

滤波器在电力系统电能质量控制中的应用电力系统的稳定运行和供电质量是现代社会正常运转的基础。

然而，随着电力负荷的增加和电源的多样化，电力系统中的电能质量问题也日益突出。

其中，电力系统中的谐波、毛刺和电磁干扰等问题成为了需要解决的重点。

而在解决这些电能质量问题中，滤波器作为一种重要的电力设备得到了广泛应用。

一、滤波器的基本原理滤波器是一种能够对电流或电压信号中的特定频率分量进行衰减或抑制的电路。

其基本原理是基于频率选择性的特性，在信号中选择性地通过或抵消不需要的频率成分。

滤波器的设计原则主要取决于待过滤信号中的频率成分和对信号品质的要求。

常见的滤波器类型包括高通滤波器、低通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等。

二、滤波器在电能质量控制中的应用1. 谐波滤波器谐波是电力系统中常见而又难以避免的电能质量问题之一。

谐波产生的原因主要包括非线性负载、电弧炉和非晶体变压器等。

谐波滤波器作为一种针对谐波问题的专用滤波器，能够通过对谐波成分进行选择性抑制，有效解决谐波扰动对电力系统的影响。

常见的谐波滤波器包括L型滤波器、T型滤波器和π型滤波器等。

2. 毛刺滤波器毛刺是指电网中出现的电压瞬时波动，其主要原因是由于瞬时负荷变化引起的电源电流快速变化。

毛刺滤波器是一种专门用于抑制毛刺的滤波器，它能够在短时间内快速响应，并对电网中的毛刺进行有效衰减。

毛刺滤波器的使用可以保护电力设备的正常运行，提高供电质量。

3. 电磁干扰滤波器电磁干扰是指电力系统中由于各种电磁干扰源引起的电设备工作异常。

电磁干扰滤波器能够在电磁环境中，对干扰信号进行抑制，保证电力系统中的稳定操作。

常见的电磁干扰滤波器包括电源线滤波器、信号线滤波器和通信线滤波器等。

三、滤波器的优势和挑战滤波器在电力系统电能质量控制中具有重要的优势和挑战。

其优势主要体现在以下几个方面：1. 高效性：滤波器能够有选择性地对电能质量问题进行衰减或抑制，有效改善电力系统的供电质量。

2. 灵活性：滤波器具有结构灵活、功能多样的特点，可以根据电力系统的具体需要进行设计和应用。