APF有源电力滤波器.doc

APF 有源电力滤波器有源电力滤波器有源电力滤波器( APF : Active power filter ) 是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置, 它能够对不同大小和频率的谐波进行快速跟踪补偿, 之所以称为有源, 是相对于无源 LC 滤波器, 只能被动吸收固定频率与大小的谐波而言, APF 可以通过采样负载电流并进行各次谐波和无功的分离,控制并主动输出电流的大小、频率和相位,并且快速响应,抵销负载中相应电流, 实现了动态跟踪补偿, 而且可以既补谐波又补无功和不平衡。 1 、概述 2 、理论基础 3 、工作原理 4 、标准 5 、三电平? 技术优势? 滤波器? 基本应用? 主要应用场合? 其他? 优势 6 、性能说明 7 、配件选型 1 、概述三相电路瞬时无功功率理论是 APF 发展的主要 APF ; 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。 2 、理论基础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!实际应用安全系数很低, 国际普遍做法是以变压器升压,来保证可靠性,国家相关部门也要求以变压器升压的形式和有源滤波器结合,治理高压谐波! 3 、工作原理 Satons 有源电力滤波器通过电流互感器检测负载电流,并通过内部 DSP 计算,提取出负载电流中的谐波成分, 然后通过 PWM 信号发送给内部 IGBT, 控制逆变器产生一个和负载谐波电流大小相等, 方向相反的谐波电流注入到电网中, 达到滤波的目的。指令电流检测电路的功能主要是从负载电流中分离出谐波电流分量和基波无功电流, 然后将其反极性作用后发生补偿电流的指令信号。电流跟踪控制电路的功能是根据主电路产生的补偿电流, 计算出主电路各开关器件的触发脉冲, 此脉冲经驱动电路后作用于主电路。这样电源电流中只含有基波的有功分量, 从而达到消除谐波与进行无功补偿的目的。根据同样的原理, 电力有源滤波器还能对不对称三相电路的负序电流分量进行补偿。有源电力滤波器的主电路一般由 PWM 逆变器构成。根据逆变器直流侧储能元件的不同,可分为电压型有源滤波器( 储能元件为电容) 和电流型有源滤波器( 储能元件为电感) 。电压型有源滤波器在工作时需对直流侧电容电压控制,使直流侧电压维持不变,因而逆变器交流侧输出为 PWM 电压波。而电流型有源滤波器在工作时需对直流侧电感电流进行控制, 使直流侧电流维持不变, 因而逆变器交流侧输出为 PW M 电流波。电压型有源滤波器的优点是损耗较少, 效率高, 该电流在电感内阻上将产生较大损耗。 4 、标准国际标准 EN 50091-3, 图电压型有源滤波器图电流型有源滤波器图控制原理 EN 61000-6-2, EN55011, EN 50178:1997, IEC 62040-3, IEC 50178:1997, AS 62040-3 ( VFI SS 111 ), CISPR11 国家标准 GB/T14549-93 《电能质量:公用电网谐波》 GB/T15543-1995 《电能质量:三相电压允许不平衡度》 GB/T15945-1995 《电能质量:电力系统频率允许偏差》 GB/T12326-2000 《电能质量:电压波动和闪变》 GB/T12325-2003 《电能质量:供电电压允许偏差》 GB/T18481-2001 《电能质量:暂时过电压和瞬态过电压》 GB/T15576-1995 《低压无功功率静态补偿装置总技术条件》 《低压电气电子产品发出的谐波电流限值》 GB4208-93 《外壳防护等级的分类》 5 、三电平二极管箝位三电平拓扑由日本学者 Nabae. A 等人在 1980 年提出,经过近 30 年的发展,广泛应用于电力电子技术的各个领域。二极管箝位三电平拓扑的优势在于,各个开关管承受的反向电压为直流母线电压的一半, 可以用较低电压等级的开关管, 组成较高电压等级的变流器。已经广泛应用于 电动机传动系统。通常三电平技术一般应用于电压较高、功率较大的系统中, 正是由功率器件耐压有限与变流器系统需求电压较高的矛盾现实决定的。但是我们应该看到二极管箝位三电平拓扑本身固有的一些优势。 技术优势(1) 用电压等级较低的开关管构成电压等级较高的变流器, 随着功率器件技术的不断发展,市场上已经有 6500V 的 IGBT 出售,但是耐压越高的 IGB T 其开关损耗越高, 最高开关频率也变得比较低。 3300 V 以上的 IGB T 开关频率最高不会超过 5kHz,1200V 的 IGBT 的开关损耗远大于 600V 的 IGBT 。采用低压 IGBT 的三