有源电力滤波器和无源滤波器哪个发展前景比较大
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有源电力滤波器和无源滤波器哪个作用大安科瑞王志彬2019.03大家都知道谐波治理的都知道有有源电力滤波器和无源电力滤波器2种装置可以抑制、控制谐波,那么这2个设备装置到底哪个才可以谐波治理的更好更彻底,下面就由小编给大家叨叨下这2个装置到底哪个更好。
无源滤波器一旦启动,1.性能参数难以变动,滤波特性受系统参数的影响较大。
此外滤波器的电抗电容值通常也会有容差即偏离其标准值±10%而增加了失谐度,也会降低滤波效率;2.只能消除特定的几次谐波,而对某些次谐波会产生放大作用3.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;4.有效材料消耗多,体积大。
有源电力滤波器具有什么特点呢:由于无源滤波器具有以上缺点,随着电力电子技术的不断发展人们将滤波研究方向逐步转向有源电力器。
与无源滤波器相比,有源电力滤波器具有高度可控性和快速响应性,不仅能补偿各次谐波,还可抑制闪变、补偿无功其具体特点如下:滤波特性不受系统阻抗的影响,可消除与系统阻抗发生谐振的危险;具有自适应功能,可自动跟踪补偿变化着的谐波。
尽管有源电力滤波器有着无源滤波器所不具备的巨大技术优势,但目前要想在电力系统中完全取代无源滤波器还不太现实。
这是因为与无源滤波器相比较,有源电力滤波器的成本较高,这一点是限制其推广使用的关键。
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。
无源滤波电路和有源滤波电路各有什么特点?各适用于什么场合?如何识别滤波电
路的类型...
通过设定信号频率由0~∞变化,分析滤波器的通带和阻带位置。
若滤波电路元件仅由无源元件(电阻、电容、电感)组成,则称为无源滤波电路。
若滤波电路不仅由无源元件,还由有源元件(双极型管、单极型管、集成运放)组成,则称为有源滤波电路。
无源滤波电路的结构简洁,易于设计,但它的通带放大倍数及其截止频率都随负载而变化,因而不适用于信号处理要求高的场合。
无源滤波电路通常用在功率电路中,比如直流电源整流后的滤波,或者大电流负载时采纳LC(电感、电容)电路滤波。
有源滤波电路的负载不影响滤波特性,因此常用于信号处理要求高的场合。
有源滤波电路一般由RC网络和集成运放组成,因而必需在合适的直流电源供电的状况下才能使用,同时还可以进行放大。
但电路的组成和设计也较简单。
有源滤波电路不适用于高电压大电流的场合,只适用于信号处理。
依据滤波器的特点可知,它的电压放大倍数的幅频特性可以精确地描述该电路属于低通、高通、带通还是带阻滤波器,因而假如能定性分析出通带和阻带在哪一个频段,就可以确定滤波器的类型。
识别滤波器的方法是:若信号频率趋于零时有确定的电压放大倍数,
且信号频率趋于无穷大时电压放大倍数趋于零,则为低通滤波器;反之,若信号频率趋于无穷大时有确定的电压放大倍数,且信号频率趋于零时电压放大倍数趋于零,则为高通滤波器;若信号频率趋于零和无穷大时电压放大倍数均趋于零,则为带通滤波器;反之,若信号频率趋于零和无穷大时电压放大倍数具有相同的确定值,且在某一频率范围内电压放大倍数趋于零,则为带阻滤波器。
有源电力滤波器(APF)市场前景分析摘要本文对有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)的市场前景进行了分析。
首先,介绍了APF的基本原理和应用领域。
然后,对APF市场进行了概述,包括市场规模、市场竞争格局和主要的市场驱动因素。
接着,分析了APF市场的发展趋势,包括技术创新和市场应用扩展。
最后,总结了APF市场的机遇和挑战,并提出了相应的建议。
1. 引言有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)是一种电力电子设备,用于消除电力系统中的谐波和电流不平衡。
它通过控制器和功率电子开关来实现对电网电流进行实时监测和调节,从而实现有效的滤波和补偿。
2. APF的应用领域APF主要应用于工业电力系统和电力质量改善领域。
在工业电力系统中,APF可以有效地减少谐波和电流不平衡对电力设备的损害,提高电力系统的可靠性和稳定性。
在电力质量改善领域,APF可以消除电力系统中的谐波,降低电力系统的谐波污染水平,提高电力质量。
3. APF市场概述3.1 市场规模随着电力质量问题的日益突出,APF市场需求逐渐增加。
根据市场调研数据,预计未来几年APF市场将保持稳定增长。
尤其是在工业电力系统和新能源领域,APF的应用将更加广泛。
3.2 市场竞争格局当前,APF市场的主要竞争者包括ABB、Schneider Electric、Eaton等知名电力电子设备制造商。
这些公司在技术研发、产品创新和市场渠道方面具有一定的竞争优势。
此外,一些初创企业也在APF市场崛起,加剧了市场竞争。
3.3 市场驱动因素APF市场的发展受到多种因素的驱动。
首先,电力质量要求的提高使需求增加。
其次,工业电力系统的发展和新能源的普及也推动了APF市场的增长。
此外,政府对电力质量和能源效率的关注也为APF市场带来了机遇。
4. APF市场发展趋势4.1 技术创新随着电力电子技术的不断发展,APF的技术也在不断创新。
目前,基于多电平逆变技术的高性能APF已经成为市场的热点。
有源电力滤波器与无源电力滤波器的区别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。
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。
目前国内生产有源滤波装置的企业较少,而且滤波性能也不甚理想。
有源电力滤波器和无源滤波器哪个发展前景比较大安科瑞王志彬2019.03大家都知道谐波治理无非有两种:一是有源电力滤波器装置二是无源滤波装置,但是到底哪个有发展前景,希望下面的介绍可以帮助到大家正确的分辨出有源和无源的前景:传统无源滤波器为T治理电网中的谐波,目前工业应用而言,无源电力滤波器(Passive Power Filter, PPF)以其投资少,效率高,结构简单,运行可靠,维护方便等优点而在众多领域得到了广泛使用。
但其也有诸多的缺点:滤波特性易受电力系统参数的影响,特别是在高压系统中,滤波器失谐状态下,难以满足治理要求;易与系统发生谐振,导致谐波放大,引起无源滤波器过载,甚至烧毁,危及电网安全;单独的无源电力滤波器难以避免无功倒送.此外无源滤波器中的电感、电容消耗大量有效材料,体积大,占地多。
有源电力滤波器由于传统无源滤波器存在固有缺陷,有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)的概念于1971年由H.Sasaki和T.Machida提出[Wl,通过向电网注入反方向谐波电流来减少电源电流中的谐波成分,从而改善电源电流波形的新方法.1976年,LGyugyi和ECStyaula提出了用PWM逆变器构成的有源电力滤波器[[12]s1983年,赤木泰文等人提出的“三相电路瞬时无功功率理论”[13〕极大的推动了有源电力滤器的发展.90年代后,并伴随着新型电力半导体器件的出现,脉宽调制技术及高速数字信号处理器的发展,日本、美国、德国等工业发达国家有源电力滤波器已得到了高度重视和日益广泛的应用.目前许多国际著名公司均开发了相关APF产品,如ABB,TOSHIBA,SIEMENS等,其中较多的单台容量为数百千瓦的并联APF.我国在有源电力滤波器方面的研究起步较晚,直到1989年才见到这方面研究的文章,1993年才见到试验性的工业应用实验.21世纪初,研究单位主要集中在一些高等院校和少数研究机构,并取得了一定的科研成果近年来伴随着我国经济高速发展,谐波治理需求越来越迫切。
为什么有源滤波器比无源滤波器更好?用公式来证明由无源元件(电阻、电容、电感)组成的滤波器叫无源滤波器;由有源元件(比如运放,它内部需要提供一定的电压才能正常工作)组成的滤波器叫有源滤波器。
RC低通无源滤波器,如图:当信号频率趋于零时,电容的容抗趋于无穷大,故通带放大倍数为Aup= Uo/Ui=1电压放大倍数Au=Uo/Ui=(1/jwc)/(R+1/jwc)=1/(1+ jwRc)令Fp=1/(2πRC)=1/(2πτ),则Au=1/(1+jf/fp)幅度为|Au|=1/ √(1+jf/fp)2当f=fp时,|Au |=1/ √2=0.707当f>>fp时|Au|=fp/ f,频率每升高10倍,|Au|下降10倍,根据公式dBV=10*log(Po/Pi)=20*log(Vo/Vi)可知,频率每升高10倍,|Au|下降20倍。
当电路带上负载后,如图:通带放大倍数Au= Uo/Ui=RL/(R+RL)电压放大倍数Au= Uo/Ui= [RL//(1/jwc)]/ [R+ RL //(1/jwc)]化简后Au=1/(1+jf/f1p),f1p=1/[(2π(R//RL)C)]根据公式标明,带上负载后,通带放大倍数的数值减小,截止频率升高。
可见,无源滤波电路的通带放大倍数及截止频率会随着负载的变化而变化,这个缺点往往不符合信号处理的要求。
幅频特性曲线如下:有源滤波电路,如下图:大家都知道运放的输入阻抗无穷大,为了使负载不影响滤波特性,可在无源滤波电路和负载之间加一个高输入电阻、低输出电阻的隔离电路,例如运放电压跟随器,就构成了有源滤波电路。
如下图在理想运放条件下,由于电压跟随器的输入电阻无穷大,输出电阻为零,因而Up仅取决于RC的值,输出电压等于输入电压。
在运放功耗允许的条件下,负载变化时,放大倍数和频率特性不变。
有源滤波电路一般由RC网络和运放组成,因而需要一定的直流电压给运放供电,同时还可以进行放大。
有源电力滤波器的优缺点有源电力滤波器的作用 1、通过抑制谐波,净化电网,节约综合用电相关费用8%-20%,使用该设备能快速、有效收回投资成本(一般不超过两年); 2、节约电力变压器、电缆扩容费用,提高电力变压器使用寿命; 3、滤除谐波,保障供电安全,避免用电事故(如电气火灾,或者因用电故障停产); 4、滤除谐波,延长电子设备及元器件寿命,如无功补偿电容器; 5、提高功率因数,功率因数可达到0.95-1(满足电力对企业用电的要求,避免高额处罚,甚至停止供电)。
有源电力滤波器的优点 1、有较快的响应能力 有源电力滤波器可以在很短的时间之内快速的计算出下一个开关的输出频率,响应非常快速,可以快速补偿变化较为频繁的谐波。
2、可靠性高 具有输出过电流、直流侧过电压、直流侧欠电压、交流侧过电流、交流侧过电压、IGBT死区保护以及IGBT综合保护等多种保护功能,以备设备或者系统出现异常情况时,设备可以安全的退出运行或保护系统及设备。
3、有着大容量的补偿力 有源滤波器的补偿能力跟IGBT容量有很大关系,大容量谐波就很难补偿了,有源电力滤波器可以做到不受限制的并柜扩容,实现了大容量的谐波补偿,并且大大降低了成本。
4、简单的操作方法和结构 操作简单,只需与负荷并联入系统,无需进行其他的操作。
内部结构简洁,变流器为模块化结构,易于安装和维护,接入系统后,无需人工干预即可正常运行。
5、高性价比 全面国产化技术,控制器、变流器以及产品结构等方面具有自主的知识产权。
6、节能降耗能力 相比较无源滤波器而言,有源电力滤波器不是通过建立一个谐波通路滤波,因此,有源滤波器能够将谐波的畸变功率这部分完整地节约下来,由此保证用户端得到直接的节能收益。
有源电力滤波器的缺点 1、通带范围小,受到运放的限制。
2、需要直流电源。
3、适用于低频、低压、小功率等场合。
4、价格高,容量小 有源电力滤波器发展趋势 1、对谐波理论的进一步研究和完善。
无源滤波与有源滤波方案的技术比较一、无源滤波:1、缺点1)无功补偿和谐波滤除无法同时兼顾,特别是高功率因数、大谐波电流的条件下,谐波滤除率就大打折扣,甚至不能滤波;2)滤波特性依赖于电网系统的短路阻抗,当电网阻抗值大时滤除率高,否则,反之;3)滤波器容易与系统形成谐振回路,在某一特定谐波次数上产生谐波放大甚至谐振,造成系统不稳以至于崩溃;4)大多数的情况下不可能对所有的特征谐波装设调谐支路,因此不能完全滤除特征谐波和非特征谐波;5)当谐波频率低于最低调谐频率时,阻抗特性变坏;6)无源器件体积较大,如电容和空心电抗器,需要较大的安装空间;7)如果采用铁心电抗器则易于出现铁心饱和、电抗器发热、噪声大等问题;8)当补偿对象谐波电流过大时,容易发生过载现象。
2、优点相对于有源滤波器,价格较低,适用于偶尔停电导致的损失不大的终端用户。
二、有源滤波1、优点(1)实现了动态补偿,可对频率和大小都变化的谐波以及变化的无功功率需求进行补偿,对补偿对象的变化有极快的响应;(2)可同时对谐波和无功功率进行补偿,且补偿无功功率的大小可做到连续调节;(3)补偿无功功率时不需贮能元件,补偿谐波时所需贮能元件容量也不大;(4)即使补偿对象谐波电流过大,有源滤波器也不会发生过载,并能正常发挥补偿作用;(5)受电网短路阻抗的影响不大,不会和系统电网发生谐振;(6)能跟踪电网频率的变化,故补偿性能不受电网频率变化的影响;(7)既可对一个谐波和无功元单独补偿,也可对多个谐波和无功源集中补偿。
2、缺点目前其主要元器件为进口,导致单台市价较无源滤波器高。
滤波器类型 无源滤波器 并联有源滤波器谐波滤除范围 只针对个别特征谐波(对5,7次采用带通滤波方法) 滤除2-60次(含非特征谐波) 谐波滤除率 滤除率低,可达到50% 滤除率达到90%以上响应时间 ≥20ms 0.04ms容量扩展 不可,易过载击穿(原理所致) 自动限流输出,可7级并联扩展基波有功损耗 带高频滤波功能时较大(原理所致) 功耗小,≤2KW功率因数 只能补偿容性无功 可补偿容性及感性无功受系统影响 滤波效率受系统参数及环境变化影响 不受系统参数变化影响维 护 维护必须停车,运行成本高 维护不用停车,运行成本低是否产生谐振 易产生系统并联谐振 不会产生谐振重 量 大 小体 积 大 小损 耗 大 低。
无源滤波器与有源滤波器的比较滤波器是电子学中常用的一种电路元件,用于选择性地通过或者抑制信号的特定频率成分。
基于电路中是否需要外部电源供电的区分,滤波器可以分为无源滤波器和有源滤波器两种类型。
本文将对这两种滤波器进行比较,探讨它们的特点、适用范围以及各自的优缺点。
1. 无源滤波器无源滤波器是一种不需要外部电源供电的滤波器,它的工作原理基于被动元件(如电阻、电感、电容等)的组合。
无源滤波器常用的类型包括RC滤波器和RL滤波器。
无源滤波器的特点如下:1.1 简单:无源滤波器由于不需要外部电源,电路结构比较简单,便于设计和实现。
1.2 低功耗:由于没有功率放大器等主动元件,无源滤波器的能耗非常低。
1.3 适用范围窄:无源滤波器通常适用于处理低频信号(几百kHz 以下)。
对于高频信号,无源滤波器受到被动元件本身的频率特性限制,效果较差。
1.4 线性特性:无源滤波器的频率响应通常是线性的,可以较好地保持信号的幅度和相位特性。
2. 有源滤波器有源滤波器是一种需要外部电源供电的滤波器,它的工作原理基于被动元件和一个或多个主动元件(如晶体管、运放等)的组合。
有源滤波器也有多种类型,包括基于运放的Butterworth滤波器、摆脱电压振荡器和积分器等。
有源滤波器的特点如下:2.1 灵活性强:有源滤波器通过主动元件的放大作用可以提供较高的增益和更好的频率选择性,可以实现更复杂的滤波特性。
2.2 高精度:由于有源滤波器可以通过选择合适的主动元件和调整电路参数实现精确的滤波效果,因此具有较高的精度和稳定性。
2.3 宽频率范围:有源滤波器通常适用于处理宽频率范围的信号。
采用主动放大器的有源滤波器可以实现更高的截止频率。
2.4 需要电源供电:有源滤波器需要外部电源供电,相对于无源滤波器而言,设计和使用上稍微复杂一些。
3. 无源滤波器与有源滤波器的比较无源滤波器和有源滤波器在很多方面有着不同的特点和应用场景。
3.1 功耗和复杂度:无源滤波器功耗低,电路结构简单。
有源电力滤波器和无源滤波器哪个发展前景比较大安科瑞王志彬2019.03大家都知道谐波治理无非有两种:一是有源电力滤波器装置二是无源滤波装置,但是到底哪个有发展前景,希望下面的介绍可以帮助到大家正确的分辨出有源和无源的前景:传统无源滤波器为T治理电网中的谐波,目前工业应用而言,无源电力滤波器(Passive Power Filter, PPF)以其投资少,效率高,结构简单,运行可靠,维护方便等优点而在众多领域得到了广泛使用。
但其也有诸多的缺点:滤波特性易受电力系统参数的影响,特别是在高压系统中,滤波器失谐状态下,难以满足治理要求;易与系统发生谐振,导致谐波放大,引起无源滤波器过载,甚至烧毁,危及电网安全;单独的无源电力滤波器难以避免无功倒送.此外无源滤波器中的电感、电容消耗大量有效材料,体积大,占地多。
有源电力滤波器由于传统无源滤波器存在固有缺陷,有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)的概念于1971年由H.Sasaki和T.Machida提出[Wl,通过向电网注入反方向谐波电流来减少电源电流中的谐波成分,从而改善电源电流波形的新方法.1976年,LGyugyi和ECStyaula提出了用PWM逆变器构成的有源电力滤波器[[12]s1983年,赤木泰文等人提出的“三相电路瞬时无功功率理论”[13〕极大的推动了有源电力滤器的发展.90年代后,并伴随着新型电力半导体器件的出现,脉宽调制技术及高速数字信号处理器的发展,日本、美国、德国等工业发达国家有源电力滤波器已得到了高度重视和日益广泛的应用.目前许多国际著名公司均开发了相关APF产品,如ABB,TOSHIBA,SIEMENS等,其中较多的单台容量为数百千瓦的并联APF.我国在有源电力滤波器方面的研究起步较晚,直到1989年才见到这方面研究的文章,1993年才见到试验性的工业应用实验.21世纪初,研究单位主要集中在一些高等院校和少数研究机构,并取得了一定的科研成果近年来伴随着我国经济高速发展,谐波治理需求越来越迫切。
国内部分厂商已经能开发出商,并应用于实际工业现场,取得了良好的经济效益。
有源电力滤波器为并联型有源电力滤波器,串联型有源电力滤波器,混合型有源电力滤波器和串一并联型有源电力滤波器等对电流谐波源有很好的抑制作用,可以消除负载引起的谐波电流,同时也可以补偿无功和平衡三相电流。
由此可见有源电力滤波器是无源发展的产物,无源存在的缺点有源都在改进,所以有源的发展前景是非常可观的。
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。
●谐波会影响电气设备的正常工作,使电机产生机械振动和噪声等;使变压器局部严重过热;使电容器、电缆等设备过热、绝缘老化、寿命缩短,以致损坏。
●引起电网谐振,使得谐波电流放大几倍甚至数十倍,会对系统,特别是对电容器和与之串联的电抗器形成很大的威胁,经常使电容器和电抗器烧毁。
●谐波会导致继电保护,特别是微机综合保护器与自动装置误动作,造成不必要的供电中断和生产损失。
谐波还会使电气测量仪表计量不准确,产生计量误差,给用电管理部门或电力用户带来经济损失。
●临近的谐波源或较高次谐波会对通信及信息处理设备产生干扰,轻则产生噪声、降低通信质量、计算机无法正常工作,重则导致信息丢失,使工控系统崩溃。
1.3有源电力滤波器产品效益●使谐波指标满足国家标准,避免供电部门罚款或中断供电;●降低变压器损耗;●减少谐波污染,降低谐波对自动控制装置、电能计量装置、继电保护装置的干扰,保证供配电系统安全稳定运行;●避免谐波过电压和谐波过电流对电气设备的危害,延长设备使用寿命;●节能降耗,提高功率因数,节约电费,避免罚款。
1.4执行标准GB/T14549-1993《电能质量:公用电网谐波》GB/T15543-2008《电能质量:三相电压不平衡度》GB/T12325-2008《电能质量:供电电压偏差》GB/T12326-2008《电能质量:电压波动和闪变》GB/T18481-2001《电能质量:暂时过电压和瞬态过电压》GB/T15945-2008《电能质量:电力系统频率偏差》GB17625.1-2012《电磁兼容限值谐波电流发射限值》GB/T15576-2008《低压成套无功功率补偿装置》2、产品介绍2.1工作原理ANAPF系列有源电力滤波器并联在含谐波负载的低压配电系统中,能够对动态变化的谐波电流进行快速实时的跟踪和补偿。
其原理为:ANAPF系列有源电力滤波器通过CT采集系统谐波电流,经控制器快速计算并提取各次谐波电流的含量,产生谐波电流指令,通过功率执行器件产生与谐波电流幅值相等方向相反的补偿电流,并注入电力系统中,从而抵消非线性负载所产生的谐波电流。
图2-1ANAPF有源电力滤波器原理图2.2产品特点●DSP+FPGA全数字控制方式,具有极快的响应时间,先进的主电路拓扑和控制算法,精度更高、运行更稳定;●一机多能,既可补谐波,又可兼补无功,可对2~31次谐波进行全补偿或指定特定次谐波进行补偿;●具有完善的桥臂过流保护、直流过压保护、装置过温保护功能;●模块化设计,体积小,安装便利,方便扩容;●采用7英寸大屏幕彩色触摸屏以实现参数设置和控制,使用方便,易于操作和维护;●输出端加装滤波装置,降低高频纹波对电力系统的影响;●多机并联,达到较高的电流输出等级;●拥有自主专利技术。
2.3主要技术参数表2-1ANAPF有源电力滤波器技术参数2.4产品3、产品应用3.1容量计算方法谐波是由非线性设备产生的,而每种设备的实际工作状态都不同。
因此实际谐波电流需采用专门设备进行测量,考虑到设备的技术及经济性,设计谐波治理装置的额定谐波补偿电流应略大于系统谐波电流。
由于谐波电流本身的测量与计算比较复杂,况且在设计时往往很难采集到足够的电气设备使用中的谐波数据,可以根据下列公式估算谐波电流进行选型。
3.1.1根据负载额定电流和行业类型选型3.1.2根据变压器容量和行业类型选型3.1.3根据快速选型表查表选型查表步骤:步骤1:确定变压器容量和变压器负载率(一般在0.6~0.8);步骤2:根据变压器负载率确定表2、表3或表4;步骤3:确定电流总谐波畸变率(THDi)(表1中THDi值为参考值,仅在估算谐波电流时使用);步骤4:根据变压器容量及THDi参考值确定相应的谐波电流值;步骤5:考虑到一定的裕量,选择相应容量的ANAPF有源电力滤波器。
注:表1~表4参见附录1。
3.2选型示例上海某工厂办公大楼变压器容量为250KVA,变压器负载率为0.8,主要负载为节能灯、变频空调和电梯等,属于办公楼宇。
变压器容量为250KVA;变压器负载率为0.8;负载类型属于办公楼宇,根据表1估算THDi为30%;查表4可得估算谐波电流值为83A;如果根据公式(2)计算,结果是一样的;考虑到一定的裕量,选择100A的ANAPF有源电力滤波器。
3.3治理方式分类与说明电能质量监测与治理系统针对不同的场合可选择不同的治理方案,一般有集中治理、局部治理和就地治理三种技术方案。
(一)集中治理集中治理上图示例本案例是在变电所低压电容柜中设置无功补偿,同时在配电前端设置有源电力滤波器,采用集中治理的方式抑制谐波。
集中治理适用于单台设备谐波含量小,但数量庞大、布局分散的场合,比如办公大楼(个人电脑、节能灯、变频空调、电梯等),虽然单台设备的电流小,谐波含量低,但整栋大楼的总电流大,总谐波电流也大。
(二)局部治理局部治理上图示例本案例是在变电所低压电容柜中设置无功补偿,同时在局部谐波源前端设置有源电力滤波器,采用局部治理的方式抑制谐波。
局部治理适用于谐波源集中在某一条或几条馈出支路的配电系统,比如医院的精密仪器、UPS电源等,虽然单台设备的电流小,谐波含量低,但为防止其他设备产生的谐波对其干扰,采用局部谐波治理。
(三)就地治理上图示例本案例是在变电所低压电容柜中设置无功补偿,同时在主要谐波源的前端设置有源电力滤波器,采用就地治理方式的抑制谐波。
就地治理适用于谐波源比较明确且单台设备谐波含量较大的配电系统,比如大型商业区的景观照明、影剧院的可控硅调光设备、工业区的变频器调速设备等,单台设备电流大、谐波含量高、谐波电流大,为防止谐波电流影响其他用电设备,采用就地治理。
4应用案例4.1ANAPF在数据机房的应用▲项目背景:常熟智慧城市是一个市民卡信息中心,其中包括大型数据机房,对电能质量要求非常高;为了提高供电可靠度,采用大量的UPS作为设备电源,机房内还包含空调设备、照明设备等。
此类电力电子设备皆属于非线性负载,在使用过程中会产生大量谐波并注入系统中,主要以5次、7次为主;如果不进行谐波治理,对电网造成严重的污染,也影响机房中其他敏感设备,比如导致通信数据错误,甚至瘫痪、中断,降低了配电系统的安全性、可靠性。
▲治理方案:根据以往测量经验进行谐波分析与估算,谐波主要由UPS和一些非线性直流电源产生,供电系统由2台800kVA变压器及其一台800kW发电机组成,采用集中治理方案,在每台变压器下加装300A 有源电力滤波器,由两台150A并机实现,型号为ANAPF150-380/BGL,来自动跟踪补偿负载产生的谐波电流,保证整个系统安全可靠运行。
▲治理效果:图4-1治理之前A、B、C、N相电流波形和电流频谱由图可以看出,治理前,N线电流较大,3次、5次、7次等谐波频次含量较大;治理后,N线电流明显降低、各次谐波电流得到有效抑制,提高了供电系统的稳定性,消除了谐波对通信系统影响的危害,收到了良好的运行效果。
▲安装现场:图4-2安装现场4.2ANAPF在办公楼宇的应用▲项目背景:珠海横琴口岸项目是临时边检大楼的新建项目,为边检部门电气设备提供可靠电力支持,对电能质量要求较高;用电设备主要是大功率UPS、LED显示屏、空调、照明和报检大厅动力设备等,会产生大量谐波,其谐波主要包括3、5、7、9次;不进行合理治理,将对其他电气设备产生危害,如:大量的3次谐波造成中线过热甚至发生火灾;大量谐波造成变压器局部严重过热;继电保护发生误动作等。
▲治理方案:根据以往测量经验进行谐波分析与估算,谐波主要由UPS和一些非线性直流电源产生,该项目有1#、2#两个配电站,1#配电站有2台800kVA的变压器,2#配电站有2台1000KVA的变压器,分别采用集中治理方案,在每台变压器下加装ANAPF系列有源电力滤波器,由于安装空间有限,选择我司壁挂式有源电力滤波器进行嵌入式安装,1#配电站中#1和#2变压器下安装型号均为ANAPF75-380/BBL,2#配电站中#1和#2变压器下安装均为2台型号为ANAPF60-380/BBL的有源电力滤波器并机使用,保障了整个供电系统的稳定性。