安科瑞ANAPF150-380/B壁掛式有源電力濾波器

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(jiǎn)稱APF）是一種用于動(dòng)態(tài)抑制諧波、補(bǔ)償無(wú)功的電力電子裝置，它能夠?qū)Υ笮『皖l率都變化的諧波以及變化的無(wú)功進(jìn)行補(bǔ)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(bǔ)償主電路的諧波），其應(yīng)用可克服LC濾波器等傳統(tǒng)的諧波抑制和無(wú)功補(bǔ)償方法的缺點(diǎn)（傳統(tǒng)的只能固定補(bǔ)償），實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)跟蹤補(bǔ)償，而且可以既補(bǔ)諧波又補(bǔ)無(wú)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(jīng)A/D采樣，將所得的電流信號(hào)進(jìn)行諧波分離算法的處理，得到諧波參考信號(hào)，作為PWM的調(diào)制信號(hào)，與三角波相比，從而得到開關(guān)信號(hào)，用此開關(guān)信號(hào)去控制IGBT單相橋，根據(jù)PWM技術(shù)的原理，將上下橋臂的開關(guān)信號(hào)反接，就可得到與線上諧波信號(hào)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(diǎn)后的線上電流的諧波分量反饋回來(lái)，作為調(diào)節(jié)器的輸入，調(diào)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(biāo)準(zhǔn)

GB/T14549-1993 《電能質(zhì)量：公用電網(wǎng)諧波》

GB/T15543-2008 《電能質(zhì)量：三相電壓不平衡》

GB/T12325-2008 《電能質(zhì)量：供電電壓偏差》

GB/T12326-2008 《電能質(zhì)量：電壓波動(dòng)和閃變》

GB/T18481-2001 《電能質(zhì)量：暫時(shí)過(guò)電壓和瞬態(tài)過(guò)電壓》

GB/T15945-2008 《電能質(zhì)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(shè)備每相輸入電流≤16A）》

GB/T15576-2008 《低壓成套無(wú)功功率補(bǔ)償裝置》

JB/T11067-2011 《低壓有源電力濾波裝置》

1.4 系統(tǒng)的構(gòu)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(fù)載為諧波源，工作時(shí)產(chǎn)生諧波和無(wú)功電流。ANAPF 主要由負(fù)載電流檢測(cè)、指令電流計(jì)算、橋臂電流輸出控制、驅(qū)動(dòng)電路以及主電路組成。通過(guò)檢測(cè)負(fù)載電流中的諧波電流成分來(lái)得出實(shí)際補(bǔ)償需要的指令電流。IGBT 驅(qū)動(dòng)電路以及主電路為補(bǔ)償電流發(fā)生電路，它的主要作用是根據(jù)指令運(yùn)算電路得出的諧波電流補(bǔ)償信號(hào)，產(chǎn)生實(shí)際的補(bǔ)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(cè)支撐電容（DC-link）組成。

ANAPF 不僅可濾除諧波電流，還可適當(dāng)補(bǔ)償無(wú)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(shù)參數(shù)

ANAPF 技術(shù)參數(shù)如表1-1 所示。

1.5.2 保護(hù)功能

a) 輸出超限保護(hù)

當(dāng)諧波負(fù)載容量超出ANAPF 補(bǔ)償能力時(shí)，ANAPF 按zui大能力輸出（即限流輸出），能有效避免由于負(fù)載容量過(guò)大而引起ANAPF 線路燒毀的情況；

b) 過(guò)溫度保護(hù)

ANAPF 內(nèi)部功率半導(dǎo)體部分溫度超過(guò)85±2℃時(shí)，ANAPF 會(huì)自動(dòng)切斷主回路，且顯示屏HMI 上產(chǎn)生相應(yīng)的故障記錄；

c) 直流母線過(guò)壓保護(hù)

直流母線電壓超過(guò)設(shè)定值時(shí)，ANAPF 會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，且顯示屏HMI 上產(chǎn)生相應(yīng)的故障記錄；

d) 輸入電壓欠壓、過(guò)壓保護(hù)

當(dāng)輸入電壓高于或低于額定電壓的±10%時(shí)，ANAPF 會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，且顯示屏HMI 上產(chǎn)生相應(yīng)的故障記錄。

1.6. ANAPF 的電路結(jié)構(gòu)

ANAPF 電路結(jié)構(gòu)主要由主電路、邏輯控制電路、驅(qū)動(dòng)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(wǎng)的電壓經(jīng)IGBT 功率模塊整流后為儲(chǔ)能電容充電，使母線電壓維持在某個(gè)穩(wěn)定值，在這個(gè)過(guò)程中變流器主要工作在整流狀態(tài)；當(dāng)主電路產(chǎn)生補(bǔ)償電流時(shí)，變流器又工作在逆變狀態(tài)。

電容用來(lái)儲(chǔ)存直流側(cè)能量；輸出電抗的作用：補(bǔ)償電流通過(guò)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(jìn)線變壓器、交流濾波器、開關(guān)電源等組成；

PWM 脈沖輸出部分是控制IGBT 的通斷，從而實(shí)現(xiàn)電流的跟蹤控制。

1.6.3 驅(qū)動(dòng)電路

驅(qū)動(dòng)電路由電源部分、驅(qū)動(dòng)部分和保護(hù)部分組成：

電源部分為驅(qū)動(dòng)模塊的正常工作提供電源；

驅(qū)動(dòng)部分包括驅(qū)動(dòng)模塊和相關(guān)的外圍電路；

保護(hù)部分主要是檢測(cè)PWM 變流器的電流和溫度信號(hào)，必要時(shí)停止PWM 變流器。

1.7 人機(jī)界面

液晶顯示屏的作用是檢測(cè)、控制ANAPF 的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)以及記錄相關(guān)運(yùn)行數(shù)據(jù)，便于用戶實(shí)際操作。顯示內(nèi)容如表1-2 所示：

具體操作步驟及方法詳見(jiàn)第三章節(jié)。

1.8 型號(hào)說(shuō)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(tái)設(shè)備諧波含量小，但數(shù)量龐大、布局分散的場(chǎng)合，比如辦公大樓(個(gè)人電腦、節(jié)能燈、變頻空調(diào)、電梯等)，雖然單臺(tái)設(shè)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(tái)設(shè)備的電流小，諧波含量低，但為防止其他設(shè)備產(chǎn)生的諧波對(duì)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