apf 有源电力滤波器原理
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关于谐波
谐波源负载分类 1) 具有强烈非线性特性的电弧为工作介质的设备 :
如气体放电灯、交流弧焊机、炼钢电弧炉等
2) 包括如下电力电子器件 ( 非线性器件 ) :
变频驱动装置
电解 / 电镀用整流装置
直流驱动用整流装置,包括医疗电子设备
整流逆变电源 : UPS , EPS ,直流屏等
电力电子调压调功装置 : 调光系统,电加热装置
开关电源装置 : 电脑与数字通讯设备
中频感应炉整流系统
焊接设备整流系统
中频电源整流系统
3) 具有铁磁饱和特性的铁芯设备
变压器 电机
关于谐波
谐波含量分析三相全控桥整流焊机
谐波频谱: 6K±1 , K=1 , 2 , 3 ,。。。
大功率 UPS 电源
谐波频谱: 3 , 5 , 7 , 9 , 11 ,。。 。。(单相整流设备); 6K±1 , K=1 , 2 , 3 ,。。。(三相 6 脉动整流);
变频驱动设备
谐波频谱: 6K±1 , K=1 , 2 , 3 ,。。。(适用于 6 脉动变频);
电子照明器具
分相调光系统谐波频谱: 3 , 5 , 7 , 9 , 11 ,。。。;
大功率整流电源
谐波频谱: 3 , 5 , 7 , 9 , 11 ,。。 。。(单相整流设备); 6K±1 , K=1 , 2 , 3 ,。。。(三相 6 脉动整流); 12K±1 , K=1 , 2 , 3 ,。。。 (三相 12 脉动整流);
中频电源装置
谐波频谱: 6K±1 , K=1 , 2 , 3 ,。。。
关于谐波
谐波电流传输方向及其影响供电部门罚款 电源供电能力降低
功率因数过低 线路过载、跳闸
谐波电流过大
电子设备
谐波电压谐波电压
PC
M
电容
TV 显示屏
elec
阻抗
谐波的危害
谐波源谐波源
关于谐波
谐波对能耗的影响 谐波使配电系统功率因数过低 \ 难以提升 \
电能利用率低
谐波存在时,系统有效功率因数变为:PF=COSΦ/(1+THDI2)1/2 ,从公式中可以看出:即使在负载功率因数为 0.95 的情况下,如果有谐波存在,有效的功率因数就会降低。假设谐波电流总畸变率为:THDI=40% ,有效功率因数就变为:PF=0.95/(1+0.42)1/2=0.882 。电能源的利用率为: 0.882 / 0.95 = 92.84% ,谐波引起的直接电能浪费为 1-
92.84%=7.16% 。
工程案例
宝山罗泾码头变频供电系统简图
一般的,变频驱动控制器会产生 5 、 7 、 11 、 13 、 17 、 19 等 6n±1 次谐波。
宝山罗泾码头变频动力系统的谐波成份
波头是平的,说明谐波丰富 功率因数低
工程案例
宝山罗泾码头变频动力系统的谐波成份
电流 THD 达到 50% ,电压 THD 达到7% 以上
工程案例
宝山罗泾码头变频动力系统的谐波成份
工程案例
谐波治理方案选择谐波治理方案选择
无源滤波器的等效原理
谐波治理方案选择谐波治理方案选择
无源滤波与有源滤波技术比较
LCLC 无源滤波无源滤波器器
• 传统的 L-C 谐振技术:采用电容和电抗组成某次谐波低通回路,减弱谐波电流对其他设备的危害。
• 现代的数字信号采集、处理技术和先进的 IGBT 转换技术:主动注入反相谐波电流。
有源滤波器有源滤波器
谐波治理方案选择谐波治理方案选择
有源滤波和无源滤波滤波范围比较
5 7 11
LCLC 无源滤波无源滤波器器
• 每一次谐波成分需要一个滤波回路,滤除次数非常有限。
• 单机可滤除 2-21 次全频谱谐波电流
有源滤波器有源滤波器
APFAPF
谐波治理方案选择谐波治理方案选择
谐振隐患比较
电容器的运行电流增大 温升增高、压力增大 与系统产生并联谐振 与系统产生串联谐振 易于放大系统谐波含量,扩大谐
波危害
无谐振隐患
LCLC 无源滤波无源滤波器器
有源滤波器有源滤波器
谐波治理方案选择谐波治理方案选择
过载能力比较
可发生过载损坏 系统谐波电流超过 APF 容量后,滤波器保持满负荷输出,但不会发生过载损坏。
LCLC 无源滤波无源滤波器器
有源滤波器有源滤波器
谐波治理方案选择谐波治理方案选择
动态响应速度和适应性比较
• 有较大级差;
• 响应速度慢,如采用晶闸管,投切速度最小仅达到 40 毫秒。
• 无负载变化级差;
• 快速跟随变化 ,响应时间最小可达 1毫秒。
LCLC 无源滤波无源滤波器器
有源滤波器有源滤波器
• 系统简单、稳定、负载变化不大的谐波源负载
• 系统复杂、负载变化频繁、负载种类多样化的谐波源负载系统
有源滤波器能帮助我们安全无忧的解决谐波问题
APF有源滤波器
谐波治理方案选择谐波治理方案选择
有源滤波的系统连接方式
谐波治理方案选择谐波治理方案选择
设计参考标准1. GB/T 14549—93 电能质量 公用电网谐波;
2. GB/T 12325-2003 电能质量 供电电压允许偏差;
3. GB/T 17625.1-2003 电磁兼容限值谐波电流发射限值( 设备每相输入电流≤ 16A) ;
4. GB/T 15945-1995 电能质量 电力系统频率允许偏差;
5. GB 17625.1-1998 低压电气及电子设备发出的谐波电流限制(设备每相输入电流≤ 16A) ;
谐波治理方案选择谐波治理方案选择
谐波治理方案选择谐波治理方案选择
当前样柜结构外观结构要求:
1.外形尺寸:800*600*1800 。
2. 立柜式安装,底部进线。
APF柜体整体外观
补偿系统主电路分析
ISa
ISb
ISc
ILa
ILb
ILc
IBa IBb IBc
非线
性负
载
Eab三
相三
线电
网 Ebc
网侧线电压 :
P
N
UanUbn
Ucn
网侧线电流 :
负 载侧线电流 :
补偿电流 :
Eab,Ebc
ISa,ISb,ISc
IBa,IBb,IBc
ILa,ILb,ILc
Udc
APF
L
根据基尔霍夫电流定律: ISx = ILx – IBx
负载侧电流成份分析
基波分量用户
负载侧电流 谐波分量〓 ﹢
负载侧电流成份分析
电网侧基波电流
电网侧谐波电流电网侧无功电流
桥臂电流 2
桥臂基波电流
负载侧电流 = 网侧电流 + 桥臂电流
APF有源滤波系统实现框图
APF有源滤波器实现功能
完美的电能质量完美的电能质量完美的电能质量完美的电能质量
并联型 APF 有源滤波器
APF有源滤波器实现功能
1
谐波治理:
治理负载电流畸变
2
无功补偿:
补偿基波正序无功分量
3
三相电流不平衡:
补偿基波负序分量补偿零序分量
并联型 APF 有源电力滤波器的实现方法
实验前数据和波形(补谐波)
补偿前电流 THD 补偿后电流 THD
补偿前后电流波形和谐波指令电流波形
实验数据和波形(补无功)
补偿无功 本样机采用的 ip_iq 谐波检测算法还具有检测基波正序无功分量的功能,下图是样机投入前后的电流矢量图
实验数据和波形(补不平衡)
样机可使负序电流的不平衡度由 29% 降至补偿后的2% 以下。补偿前后的不平衡电流矢量图如下图所示
欢迎参观产品样机
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