APF有源濾波裝置(壁掛式)

傳統(tǒng)的諧波抑制和無(wú)功補(bǔ)償方法是無(wú)源濾波技術(shù)，即使用由電力電容器和濾波電抗器等無(wú)源器件構(gòu)成的無(wú)源濾波器。近年來(lái)，以IGBT 技術(shù)為代表的有源濾波技術(shù)(APF)開(kāi)始規(guī)?；瘧?yīng)用。與無(wú)源濾波器相比，APF響應(yīng)速度快、可控性高、能跟蹤補(bǔ)償各次諧波、動(dòng)態(tài)產(chǎn)生負(fù)荷所需變化的無(wú)功功率，同時(shí)，APF還具有特性不受系統(tǒng)影響、無(wú)諧波放大的危險(xiǎn)、體積小重量輕等突出優(yōu)點(diǎn)，因而已成為電力諧波抑制和無(wú)功補(bǔ)償?shù)闹匾侄?。它是采用先進(jìn)的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)跟蹤補(bǔ)償方式消除電網(wǎng)諧波，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)由非線性負(fù)載所產(chǎn)生的電流波形，分離出諧波部分，將大小相對(duì)，方向相反的諧波電流注入到電網(wǎng)中，實(shí)現(xiàn)濾除諧波的功能。

功能介紹

基本原理

它是一種基于電流檢測(cè)和電流注入技術(shù)的大功率電力電子裝置，同時(shí)可以根據(jù)要求為系統(tǒng)提供無(wú)功補(bǔ)償。

濾波的工作原理：通過(guò)實(shí)時(shí)檢測(cè)負(fù)載電流波形，得到需要補(bǔ)償?shù)闹C波電流成分，采用PWM變換技術(shù)，通過(guò)控制IGBT 的觸發(fā)，將與諧波和無(wú)功分量大小相等、方向相反的電流注入供配電系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)濾除(抵消)諧波功能，從而提高電氣系統(tǒng)安全可靠性、達(dá)到節(jié)能增效的目的。

無(wú)功補(bǔ)償原理：用戶可以通過(guò)參數(shù)設(shè)置，使APF在濾除諧波的同時(shí)進(jìn)行動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償。APF根據(jù)系統(tǒng)的無(wú)功功率，通過(guò)IGBT功率變換器產(chǎn)生容性或感性的基波電流，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償?shù)哪康?，補(bǔ)償目標(biāo)值可以通過(guò)操作面板設(shè)定，不會(huì)出現(xiàn)過(guò)補(bǔ)償，并且補(bǔ)償平滑，不會(huì)產(chǎn)生對(duì)負(fù)載和電網(wǎng)的涌流沖擊。

主要工作流程：當(dāng)隔離開(kāi)關(guān)合閘后，為防止上電后電網(wǎng)對(duì)直流母線電容器的瞬間沖擊，APF首先通過(guò)軟起電阻對(duì)直流母線的電容器充電，這個(gè)過(guò)程會(huì)持續(xù)幾十秒。當(dāng)母線電壓達(dá)到預(yù)定值后，主接觸器閉合。直流電容作為儲(chǔ)能器件，通過(guò)IGBT逆變器和內(nèi)部電抗器向外輸出補(bǔ)償電流提供能量。APF通過(guò)外部CT實(shí)時(shí)采集電流信號(hào)送至信號(hào)調(diào)理電路，然后再送至FPGA控制器?？刂破鲗⒒ǔ煞址蛛x，提取出所有的諧波，將采集到的諧波成分和APF已發(fā)出的補(bǔ)償電流比較得到差值作為實(shí)時(shí)補(bǔ)償信號(hào)輸出到驅(qū)動(dòng)電路，觸發(fā)IGBT變換器將補(bǔ)償諧波電流注入到電網(wǎng)中，實(shí)現(xiàn)濾除諧波的功能。

南德有源濾波器裝置采用基于雙DSP+FPGA的主控制器和模塊驅(qū)動(dòng)器的分層分布式控制器體系，并采用基于彩色觸摸屏的人機(jī)界面有源濾波器可以被看作是一個(gè)電流源，在主連接處提供一個(gè)諧波電流，這個(gè)諧波電流與非線性負(fù)荷產(chǎn)生的總諧波電流是反向的。在連接有源濾波器和負(fù)荷之前，網(wǎng)絡(luò)仍然以基波電流運(yùn)行。因?yàn)橛性礊V波器的補(bǔ)償電流是有規(guī)則的，因此其補(bǔ)償質(zhì)量是獨(dú)立于網(wǎng)絡(luò)阻抗和由電壓諧振、下降、閃變引起的電源電壓失真。補(bǔ)償電流的內(nèi)部界定是防止由過(guò)電流引起的設(shè)備破壞，其他也連接在電源上的負(fù)荷并沒(méi)有由于并聯(lián)有源濾波而受到影響，這些尤其應(yīng)用在脈動(dòng)控制系統(tǒng)。

功能特點(diǎn)

1.可同時(shí)濾除2~50次的諧波電流，滿載時(shí)使電源側(cè)電流畸變率THDi<3%,半載時(shí)THDi<4%;

2.可以只濾波，也可同時(shí)濾波和補(bǔ)償無(wú)功，并可設(shè)置功能的優(yōu)先次序;

3.瞬時(shí)響應(yīng)時(shí)間小于0.1ms,裝置補(bǔ)償全響應(yīng)時(shí)間小于10ms;

4.采用獨(dú)創(chuàng)的自適應(yīng)電流平均值控制算法，使裝置本身IGBT工作時(shí)產(chǎn)生的高頻諧波頻譜范圍窄，輸出電流畸變率<2.5%;

5.三相負(fù)荷電流不平衡時(shí)，濾波器能夠正常補(bǔ)償且消除不平衡現(xiàn)象;

6.采用可靠的限流控制環(huán)節(jié)，當(dāng)系統(tǒng)中的諧波電流大于有源濾波器的裝置容量時(shí)，濾波器能夠自動(dòng)限流在100%容量輸出，維持正常工作，不會(huì)出現(xiàn)過(guò)載燒毀等故障;

7.主電路開(kāi)關(guān)器件采用國(guó)際著名品牌的IGBT，可靠性極高，結(jié)合獨(dú)特的有源鉗位技術(shù)，保證IGBT在任何極限情況下都不會(huì)發(fā)生過(guò)壓炸管故障;

8.主電路采用3H橋式三電平結(jié)構(gòu)，輸出波形質(zhì)量高，開(kāi)關(guān)損耗更低;

9.采用高清晰5.7英寸觸摸屏，操作方便，屏幕實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)和裝置運(yùn)行參數(shù)，具有故障報(bào)警及追憶功能;

10.輸出濾波采用LCL結(jié)構(gòu)，不僅使APF補(bǔ)償時(shí)IGBT高頻開(kāi)關(guān)產(chǎn)生的高次諧波不會(huì)注入電網(wǎng)，補(bǔ)償效果更好，而且適應(yīng)于任何現(xiàn)場(chǎng)電網(wǎng)系統(tǒng)阻抗，不會(huì)發(fā)生諧振，保證裝置安全;

11.采用軍工級(jí)FPGA進(jìn)行集中控制，F(xiàn)PGA時(shí)鐘頻率最高可到200MHz，內(nèi)部有84個(gè)硬件DSP單元，DSP并行運(yùn)行，運(yùn)算速率遠(yuǎn)高于單個(gè)DSP控制方式，通信延遲小，響