柜式有源滤波装置APF

APF有源滤波装置(柜式)

传统的谐波抑制和无功补偿方法是无源滤波技术，即使用由电力电容器和滤波电抗器等无源器件构成的无源滤波器。近年来，以IGBT 技术为代表的有源滤波技术(APF)开始规模化应用。与无源滤波器相比，APF 响应速度快、可控性高、能跟踪补偿各次谐波、动态产生负荷所需变化的无功功率，同时，APF 还具有特性不受系统影响、无谐波放大的危险、体积小重量轻等突出优点，因而已成为电力谐波抑制和无功补偿的重要手段。它是采用先进的动态实时跟踪补偿方式消除电网谐波，通过实时监测由非线性负载所产生的电流波形，分离出谐波部分，将大小相对，方向相反的谐波电流注入到电网中，实现滤除谐波的功能。

功能介绍

基本原理

它是一种基于电流检测和电流注入技术的大功率电力电子装置，同时可以根据要求为系统提供无功补偿。

滤波的工作原理：通过实时检测负载电流波形，得到需要补偿的谐波电流成分，采用PWM变换技术，通过控制IGBT 的触发，将与谐波和无功分量大小相等、方向相反的电流注入供配电系统中，实现滤除(抵消)谐波功能，从而提高电气系统安全可靠性、达到节能增效的目的。

无功补偿原理：用户可以通过参数设置，使APF在滤除谐波的同时进行动态无功补偿。APF根据系统的无功功率，通过IGBT功率变换器产生容性或感性的基波电流，实现动态无功补偿的目的，补偿目标值可以通过操作面板设定，不会出现过补偿，并且补偿平滑，不会产生对负载和电网的涌流冲击。

主要工作流程：当隔离开关合闸后，为防止上电后电网对直流母线电容器的瞬间冲击，APF首先通过软起电阻对直流母线的电容器充电，这个过程会持续几十秒。当母线电压达到预定值后，主接触器闭合。直流电容作为储能器件，通过IGBT逆变器和内部电抗器向外输出补偿电流提供能量。APF通过外部CT实时采集电流信号送至信号调理电路，然后再送至FPGA控制器。控制器将基波成分分离，提取出所有的谐波，将采集到的谐波成分和APF已发出的补偿电流比较得到差值作为实时补偿信号输出到驱动电路，触发IGBT变换器将补偿谐波电流注入到电网中，实现滤除谐波的功能。

南德有源滤波器装置采用基于双DSP+FPGA的主控制器和模块驱动器的分层分布式控制器体系，并采用基于彩色触摸屏的人机界面有源滤波器可以被看作是一个电流源，在主连接处提供一个谐波电流，这个谐波电流与非线性负荷产生的总谐波电流是反向的。在连接有源滤波器和负荷之前，网络仍然以基波电流运行。因为有源滤波器的补偿电流是有规则的，因此其补偿质量是独立于网络阻抗和由电压谐振、下降、闪变引起的电源电压失真。补偿电流的内部界定是防止由过电流引起的设备破坏，其他也连接在电源上的负荷并没有由于并联有源滤波而受到影响，这些尤其应用在脉动控制系统。

功能特点

1.可同时滤除2~50次的谐波电流，满载时使电源侧电流畸变率THDi<3%,半载时THDi<4%;

2.可以只滤波，也可同时滤波和补偿无功，并可设置功能的优先次序;

3.瞬时响应时间小于0.1ms,装置补偿全响应时间小于10ms;

4.采用独创的自适应电流平均值控制算法，使装置本身IGBT工作时产生的高频谐波频谱范围窄，输出电流畸变率<2.5%;

5.三相负荷电流不平衡时，滤波器能够正常补偿且消除不平衡现象;

6.采用可靠的限流控制环节，当系统中的谐波电流大于有源滤波器的装置容量时，滤波器能够自动限流在100%容量输出，维持正常工作，不会出现过载烧毁等故障;

7.主电路开关器件采用国际著名品牌的IGBT，可靠性极高，结合独特的有源钳位技术，保证IGBT在任何极限情况下都不会发生过压炸管故障;

8.主电路采用3H桥式三电平结构，输出波形质量高，开关损耗更低;

9.采用高清晰5.7英寸触摸屏，操作方便，屏幕实时显示系统和装置运行参数，具有故障报警及追忆功能;

10.输出滤波采用LCL结构，不仅使APF补偿时IGBT高频开关产生的高次谐波不会注入电网，补偿效果更好，而且适应于任何现场电网系统阻抗，不会发生谐振，保证装置安全;

11.采用军工级FPGA进行集中控制，FPGA时钟频率最高可到200MHz，内部有84个硬件DSP单元，DSP并行运行，运算速率远高于单个DSP控制方式，通信延迟小，响应速