安科瑞ANAPF150-380/B壁掛式有源電力濾波器

1.1 概述

有源電力濾波器（Active Power Filter，簡稱APF）是一種用于動態(tài)抑制諧波、補償無功的電力電子裝置，它能夠對大小和頻率都變化的諧波以及變化的無功進行補償。

有源濾波器之所以稱為有源，顧名思義該裝置需要提供電源（用以補償主電路的諧波），其應用可克服LC濾波器等傳統(tǒng)的諧波抑制和無功補償方法的缺點（傳統(tǒng)的只能固定補償），實現了動態(tài)跟蹤補償，而且可以既補諧波又補無功。

1.2 基本原理

有源濾波器工作原理是：用電流互感器采集直流線路上的電流，經A/D采樣，將所得的電流信號進行諧波分離算法的處理，得到諧波參考信號，作為PWM的調制信號，與三角波相比，從而得到開關信號，用此開關信號去控制IGBT單相橋，根據PWM技術的原理，將上下橋臂的開關信號反接，就可得到與線上諧波信號大小相等、方向相反的諧波電流，將線上的諧波電流抵消掉。這是前饋控制部分。再將有源濾波器接入點后的線上電流的諧波分量反饋回來，作為調節(jié)器的輸入，調整前饋控制的誤差

圖1-1 ANAPF 有源電力濾波器原理圖

1.3 有源濾波器諧波電流治理模塊參照標準

GB/T14549-1993 《電能質量：公用電網諧波》

GB/T15543-2008 《電能質量：三相電壓不平衡》

GB/T12325-2008 《電能質量：供電電壓偏差》

GB/T12326-2008 《電能質量：電壓波動和閃變》

GB/T18481-2001 《電能質量：暫時過電壓和瞬態(tài)過電壓》

GB/T15945-2008 《電能質量：電力系統(tǒng)頻率偏差》

GB17625.1-2012 《電磁兼容限值諧波電流發(fā)射限值（設備每相輸入電流≤16A）》

GB/T15576-2008 《低壓成套無功功率補償裝置》

JB/T11067-2011 《低壓有源電力濾波裝置》

1.4 系統(tǒng)的構成

圖1-2 為ANAPF 的系統(tǒng)原理圖。圖中電流源是電力系統(tǒng)交流電壓，非線性負載為諧波源，工作時產生諧波和無功電流。ANAPF 主要由負載電流檢測、指令電流計算、橋臂電流輸出控制、驅動電路以及主電路組成。通過檢測負載電流中的諧波電流成分來得出實際補償需要的指令電流。IGBT 驅動電路以及主電路為補償電流發(fā)生電路，它的主要作用是根據指令運算電路得出的諧波電流補償信號，產生實際的補償電流。主電路主要由電壓型PWM 變流器，以及與其相連的電感和直流側支撐電容（DC-link）組成。

ANAPF 不僅可濾除諧波電流，還可適當補償無功，平衡三相系統(tǒng)的電流。

圖1-2 ANAPF 系統(tǒng)原理圖

1.5 ANAPF 性能

1.5.1 技術參數

ANAPF 技術參數如表1-1 所示。

1.5.2 保護功能

a) 輸出超限保護

當諧波負載容量超出ANAPF 補償能力時，ANAPF 按zui大能力輸出（即限流輸出），能有效避免由于負載容量過大而引起ANAPF 線路燒毀的情況；

b) 過溫度保護

ANAPF 內部功率半導體部分溫度超過85±2℃時，ANAPF 會自動切斷主回路，且顯示屏HMI 上產生相應的故障記錄；

c) 直流母線過壓保護

直流母線電壓超過設定值時，ANAPF 會自動關閉，且顯示屏HMI 上產生相應的故障記錄；

d) 輸入電壓欠壓、過壓保護

當輸入電壓高于或低于額定電壓的±10%時，ANAPF 會自動關閉，且顯示屏HMI 上產生相應的故障記錄。

1.6. ANAPF 的電路結構

ANAPF 電路結構主要由主電路、邏輯控制電路、驅動電路和電流采樣電路等組成。

1.6.1 主電路

ANAPF 主電路如圖1-3 所示。

圖1-3 主電路圖

主電路由斷路器(QF)、交流接觸器(KM)、限流電阻(R)、輸出電抗(L1、L2)、RCL 濾波支路、IGBT 變流模塊、膜電容組成。

主電路采用三相全橋電壓型PWM 變流器，變流器的作用主要是將電網的電壓經IGBT 功率模塊整流后為儲能電容充電，使母線電壓維持在某個穩(wěn)定值，在這個過程中變流器主要工作在整流狀態(tài)；當主電路產生補償電流時，變流器又工作在逆變狀態(tài)。

電容用來儲存直流側能量；輸出電抗的作用：補償電流通過電抗向系統(tǒng)注入或吸收電流。

1.6.2 邏輯控制電路

邏輯控制回路包括繼電控制、電源系統(tǒng)和PWM 脈沖輸出三部分：

繼電控制系統(tǒng)主要由斷路器、接觸器、中間繼電器、控制按鈕、指示燈等組成；

電源系統(tǒng)主要是給控制部分、輔助邏輯部分以及冷卻系統(tǒng)供電，它由進線變壓器、交流濾波器、開關電源等組成；

PWM 脈沖輸出部分是控制IGBT 的通斷，從而實現電流的跟蹤控制。

1.6.3 驅動電路

驅動電路由電源部分、驅動部分和保護部分組成：

電源部分為驅動模塊的正常工作提供電源；

驅動部分包括驅動模塊和相關的外圍電路；

保護部分主要是檢測PWM 變流器的電流和溫度信號，必要時停止PWM 變流器。

1.7 人機界面

液晶顯示屏的作用是檢測、控制ANAPF 的當前運行狀態(tài)以及記錄相關運行數據，便于用戶實際操作。顯示內容如表1-2 所示：

具體操作步驟及方法詳見第三章節(jié)。

1.8 型號說明

1.9 柜子外形尺寸

1.9.1 立柜式ANAPF

1.9.2 模塊化ANAPF

1.10 治理方式
1.10.1 集中治理

集中治理適用于單臺設備諧波含量小，但數量龐大、布局分散的場合，比如辦公大樓(個人電腦、節(jié)能燈、變頻空調、電梯等)，雖然單臺設備的電流小，諧波含量低，但整棟大樓的總電流大，總諧波電流也大。
1.10.2 局部治理

局部治理適用于諧波源集中在某一條或幾條饋出支路的配電系統(tǒng)，比如醫(yī)院的儀器、UPS 電源等，雖然單臺設備的電流小，諧波含量低，但為防止其他設備產生的諧波對其干擾，采用局部諧波治理。
1.10.3 局部治理

安科瑞ANAPF150-380/B壁掛式有源電力濾波器