某炭素厂配电系统谐波治理节能改造方案(DOC30)13184.doc

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1、Evaluation Warning: The document was created with Spire.Doc for .NET.设计编号：客户名称： 项目名称：设计方案16:25目 录一、项目概概述 二、企业实实施电能能质量管管理的必必要性 、谐波对设设备及生生产的影影响 、谐波治理理是企业业发展需需求 、电能质量量改善带带来的效效益 三、谐波治治理改造造方案要要求 四、谐波治治理技术术方案 、测试目的的及仪表表简介 、数据测试试及分析析 、谐波治理理解决方方案 五、产品介介绍 六、无源滤滤波、有有源滤波波及与其其他进口口品牌的的比较 七、工程概概要 八、质量保保证和售售后服务务 九

2、、应用案案件例介介绍 一、项目概概述 .编制的依依据： 根据碳素厂厂煅烧车车间.新焙烧烧车间.成型车车间提供供的用电电数据及及我方技技术人员员现场采采集电气气数据编编制此方方案。 .改造单位位的基本本情况： 碳素厂煅烧烧车间和和新焙烧烧主要用用电设备备为：风风机、混混捏机和和电焊机机等动力力设备，其其中大部部分设备备使用了了变频器器,产生了了大量的的谐波，考考虑到生生产工艺艺的安全全保障及及电力品品质改造造的方向向， 根据设设备用电电情况及及生产工工艺要求求进行谐谐波治理理改造方方案的设设计。 、供电系统统情况分分析： 碳素厂煅烧烧车间，新新焙烧，成成型用电电设备以以电机为为主。由由于生产产工

3、艺要要求的复复杂性，对对用电设设备的供供电质量量的可靠靠性要求求较高。 在现场用电电设备中中，变频频负载所所占比例例较大，产产生大量量的谐波波，影响响供电系系统的稳稳定性，极极大地恶恶化了线线路和系系统的电电力品质质，对线线路系统统中的其其他设备备及系统统的正常常运行产产生了不不良影响响和安全全隐患，同同时造成成不必要要的电力力能源额额外损耗耗。 二、企业实实施电效效管理的的必要性性 、谐波对设设备及生生产的影影响()谐波对对电机的的影响 谐波对电机机的危害害主要是是产生附附加的损损耗和转转矩。由由于集肤肤效应、磁磁滞、涡涡流等随随着频率率的增高高而使在在旋转电电机的铁铁心和绕绕组中产产生的附

4、附加损耗耗增加。在在供电系系统中，用用户的电电动机负负荷约占占整个负负荷的绝绝大部分分。因此此，谐波波使电力力用户电电动机总总的附加加损耗增增加的影影响最为为显著。由由于电动动机的出出力一般般不能按按发热情情况进行行调整，由由谐波引引起电动动机的发发热效是是按它能能承受的的谐波电电压折算算成等值值的基波波负序电电压来考考虑的。相相关试验验表明，在在额定出出力下持持续承受受为额定定电压的的负序电电压时，电电动机的的绝缘寿寿命要减减少一半半。谐波波电流所所产生的的谐波转转矩对电电动机的的平均转转矩的影影响不大大，但谐谐波会产产生显著著的脉冲冲转矩，可可能会出出现电机机转轴扭扭曲振动动的问题题。()

5、谐波对对变压器器的影响响 谐波电流使使变压器器的铜耗耗增加，特特别是谐谐波会在在其绕组组中形成成环流，使使绕组过过热；对对全星形形连接的的变压器器，当绕绕组中性性点接地地，而该该侧电网网中分布布电容较较大或者者装有中中性点接接地的并并联电容容器时，可可能形成成谐波谐谐振，使使变压器器附加损损耗增加加。 ()谐波对对工厂自自动控制制系统的的影响随着自动控控制的普普及，工工厂大量量使用了了如，等等电子设设备的自自动控制制系统，此此类设备备对供电电电压的的谐波畸畸变很敏敏感，这这种设备备常常须须靠电压压波形的的过零点点和其它它电压波波形取得得同步运运行。电电压谐波波畸变可可导致电电压过零零点漂移移或

6、改变变一个相相间电压压高于另另一个相相间电压压的位置置点。这这两点对对于不同同类型的的自动控控制设备备是至关关重要的的。控制制系统对对这两点点(电压过过零点与与电压位位置点)的判断断错误可可导致控控制系统统失控。谐谐波还严严重干扰扰仪表信信号的幅幅值，进进而造成成生产或或运行中中断或误误动作，引引起设备备和生产产事故，导导致较大大的经济济损失。 （）谐波对对供电线线路的影影响 优于供电线线路阻抗抗的频率率特性，线线路电阻阻随着频频率的升升高而增增加。在在集肤效效应的作作用下，谐谐波电流流使输电电线路的的附加损损耗增加加。在供供应电网网的损耗耗中，变变压器和和输电线线路的损损耗占了了大部分分，所

7、以以谐波使使电网网网损增大大。谐波波还使三三相供电电系统中中的中性性线的电电流增大大，导致致中性线线过载。输输电线路路存在着着分布的的线路电电感和对对地电容容，它们们与产生生谐波的的设备组组成串联联回路或或并联回回路时，在在一定的的参数配配合条件件下，会会发生串串联谐振振或并联联谐振。一一般情况况下，并并联谐波波谐振所所产生的的谐波过过电压和和过电流流对相关关设备的的危害性性较大。当当注入电电网的谐谐波的频频率位于于在网络络谐振点点附近的的谐振区区内时，会会激励电电感、电电容产生生部分谐谐振，形形成谐波波放大。在在这种情情况下，谐谐波电压压升高、谐谐波电流流增大将将会引起起继电保保护装置置出现

8、误误动，以以至损坏坏设备，与与此同时时还可产产生相当当大的谐谐波网损损。对于于电力电电缆线路路，由于于电缆的的对地电电容比架架空线路路约大倍倍，而感感抗约为为架空线线路的，因因此更容容易激励励出较大大的谐波波谐振和和谐波放放大，造造成绝缘缘击穿的的事故。 ()影响继继电保护护和自动动装置的的工作和和可靠性性 谐波对电力力系统中中以负序序(基波)量为基基础的继继电保护护和自动动装置的的影响十十分严重重，这是是由于这这些按负负序(基波)量整定定的保护护装置，整整定值小小、灵敏敏度高。如如果在负负序基础础上再叠叠加上谐谐波的干干扰则会会引起发发电机负负序电流流保护误误动(若误动动引起跳跳闸，则则后果

9、严严重)、变电电站主变变的复合合电压启启动过电电流保护护装置负负序电压压元件误误动，母母线差动动保护的的负序电电压闭锁锁元件误误动以及及线路各各种型号号的距离离保护、高高频保护护、故障障录波器器、自动动准同期期装置等等发生误误动，严严重威胁胁电力系系统的安安全运行行。 ( )干扰通通信系统统的工作作 电力线路上上流过的的、等等幅值较较大的奇奇次低频频谐波电电流通过过磁场耦耦合，在在邻近电电力线的的通信线线路中产产生干扰扰电压，干干扰通信信系统的的工作，影影响通信信线路通通话的清清晰度，而而且在谐谐波和基基波的共共同作用用下，触触发电话话铃响，甚甚至在极极端情况况下，还还会威胁胁通信设设备和人人

10、员的安安全。另另外高压压直流()换流站站换相过过程中产产生的电电磁噪声声()会干扰扰电力载载波通信信的正常常工作，并并使利用用载波工工作的闭闭锁和继继电保护护装置产产生动作作失误，影影响电网网运行的的安全。 ()对用电电设备的的影响谐波会使如如照明设设备、通通信设备备、电视视及音响响设备、电电脑设备备、载频频遥控设设备等都都容易受受谐波的的干扰而而影响其其正常的的工作或或减少其其使用寿寿命.()谐波对对人体的的影响 从人体生理理学来说说，人体体细胞在在受到刺刺激兴奋奋时，会会在细胞胞膜静息息电位基基础上发发生快速速电波动动或可逆逆翻转，其其频率如如果与谐谐波频率率相接近近，电网网谐波的的电磁辐

11、辐射就会会直接影影响人的的脑磁场场与心磁磁场。、谐波治理理是企业业发展的的需求 电能管理、电电力分配配和电力力品质、负负载设计计等问题题已成为为影响企企业生产产经营的的又一重重要因素素，因电电能管理理、电力力分配不不合理和和电力品品质不佳佳等问题题造成的的设备故故障率上上升、产产品品质质下降、设设备增容容成本增增加的问问题已成成为企业业又一制制约发展展和赢利利的成本本。 同时，中国国企业侧侧的电能能使用效效率却极极低，我我们每创创造一个个单位的的收益，所所用去的的电耗，是是发达国国家的倍。电电能使用用密度过过大，电电耗高度度密集，使使得一些些企业的的成本过过高，产产品不具具备国际际和市场场竞争

12、力力。 三、谐波治治理改造造方案的的要求目 的：在在满足生生产工艺艺的情况况下，以以消除谐谐波为目目的。全全面考虑虑节能降降耗的方方法和途途径，降降低用电电系统电电费成本本，提升升设备使使用效率率；选择择设备简简洁、种种类尽量量少是这这次方案案设计的的一个基基本目标标。本次次设计方方案的优优劣直接接会影响响相关设设备的操操作和维维护，而而系统的的复杂程程度也随随之会有有变化，因因此，设设计的每每一个细细节都需需考虑到到将来实实施、操操作、管管理、维维护的每每一个层层面。 兼容性：考考虑到生生产工艺艺的需要要，电效效控制柜柜设备独独立，不不依赖于于原有系系统，出出现问题题能及时时脱离原原操作系系

13、统。 维护性：操操作简单单，设备备安装维维护简洁洁，以并并联方式式进行连连接。保保证控制制系统的的相互操操作性、关关联性，并并易于维维护、管管理和扩扩充。 综合效益：包括可可以提高高电机的的实际功功率因数数、降低低线损、减减少电机机的损坏坏率、换换修率、延延长设备备的维修修周期和和使用寿寿命等，从从而提高高设备使使用效率率，提升升企业的的竞争力力。四、谐波治治理技术术方案 第一部分：测试目目的及仪仪表简介介： 谐波测试目目的：了了解无功功、谐波波的基本本情况并并进行电电气数据据分析。 测 试 仪仪 器 ：（电能能质量分分析仪） 监测及记录电力质量，当问题出现时分析它产生的原因，电力质量故障诊断

14、功能最全面的仪器，测量功率因数，突升，突降，闪变，谐波分析到次，高频瞬态测量，检测及波形显示。 设备技术参参数 ;电压精精确度: 电电流精确确度: 第二部分：数据测测试及分分析 . 煅烧车车间配电电系统由由台容量量变压器器供电，电电压等级级为，各各变压器器配电系系统下负负荷基本本相同，三三相运行行电流、电电压基本本平衡，系系统有变变频器台台.各配电电系统负负载设备备有锅炉炉引风机机台、大窑窑引风机机台、小窑窑引风机机台,还有一一些小功功率设备备和照明明设备。变压器根据生产需要提供种供电方式;().开一一备一运运行, 闭合母母线.()台同时时独立运运行,断开母母线.(). 开开一备一一运行, 断

15、开母母线. (这种运运行方式式较少出出现)煅烧车间配配电系统统示意图图年月日煅烧烧车间变变压器母母线各测测试电气气数据图图表如下下：（）、相现现场测试试数据如如下： 相次谐波波电流和和谐波含含量 相次谐谐波电流流和谐波波含量 负荷平均功功率和功功率因数数 负荷平平均谐波波含量和和电流 相次瞬时谐谐波电流流 相次瞬瞬时谐波波电流 煅烧配(进进线)谐波参参数容量电压等级短路阻抗最大负载电电流负载功率总总和()相功率()(电压）（）基波电压（）次电压（）次电压（）次电压（）次电压（）（）（)()()谐波含量（）()()(电流）（）基波电流（）次电流（）次电流（）次电流（）次电流（）次电流（）次电流（

16、）次电流（）次电流（）次电流（）谐波含量（）().测量量的数据据表明该该配电系系统主要要以、次次谐波为为主，其其谐波电电流含量量，系统功功率因素素左右.需要进进行治理理.新焙烧配配电系统统由台变变压器供供电，电电压等级级为，各各变压器器配电系系统下负负荷基本本相同，三三相运行行电流、电电压基本本平衡，安安装有台台这频器器,配电系系统负载载设备有有排烟风风机台（开开台备用用台）、多多功能卷卷扬机台、罗茨茨风机台。大大行车台台（变频频器拖），小小行车台台（变频频器拖）, 还有一一些小功功率设备备和照明明设备.变压器器根据生生产需要要提供种种供电方方式;().开一一备一运运行, 闭合母母线.()台同

17、时时运行,断开母母线.(). 开开一备一一运行, 断开母母线.(这种运运行方式式较少出出现)新焙烧车间间配电系系统示意意图年月日新焙焙烧变压压器母线线各测试试电气数数据图表表（）、相现现场测试试数据如如下： 相次瞬时时谐波电电流 相瞬时时基波电电流 新焙烧配(进线)谐波参参数容量电压等级短路阻抗最大负载电电流负载功率总总和()相功率()(电压）（）基波电压（）次电压（）次电压（）次电压（）次电压（）（）（)()()，谐波含量（）()()(电流）（）基波电流（）次电流（）次电流（）次电流（）次电流（）次电流（）次电流（）次电流（）次电流（）次电流（）谐波含量（）().测量量的数据据表明该该配电系

18、系统主要要以、次次谐波电电流为主主，其谐谐波电流流含量，有必要要进行治治理.系统功功率因素素左右.达到国国家标准准. 成型车车间配电电系统由由台变压压器供电电，电压压等级为为，各各变压器器配电系系统下负负荷基本本相同，三三相运行行电流、电电压基本本平衡，配配电系统统负载设设备有风风机台、磨机机台。除尘尘风机台、破碎碎机台，振振动筛。除尘风风机台。大大行车台， 还有一一些小功功率设备备和照明明设备，功功率总和和大约。该该车间有有变频器器台。变变压器根根据生产产需要提提供种供供电方式式;().开一一备一运运行, 闭合母母线.()台同时时运行,断开母母线.(). 开开一备一一运行, 断开母母线. (

19、这种运运行方式式较少出出现)年月日成型型车间变变压器母母线各测测试电气气数据图图表如下下：单相测试数数据图表表成型车间(进线)谐波参参数容量电压等级短路阻抗最大负载电电流负载功率总总和()相功率()(电压）（）基波电压（）次电压（）次电压（）次电压（）次电压（）（）（)()()谐波含量（）()()(电流）（）基波电流（）次电流（）次电流（）次电流（）次电流（）次电流（）次电流（）次电流（）.谐波含量（）(). 测测量的数数据表明明该配电电系统主主要以、次次谐波为为主，其其谐波电电流含量量，需要进进行治理理.系统功功率因素素左右.达到国国家标准准.数据分析析：从供电系统统的测量量结果来来看，电电

20、机的变变频负载载在正常常运行中中存在的的谐波电电流是：三次、五五次、七七次、十十一次和和十三次次谐波电电流。由由于这些些谐波的的存在，一一方面增增加很多多电能的的损耗，另另一方面面还会增增加变压压器的负负担，势势必会给给整个电电网系统统和生产产设备造造成一定定的危害害。 供电系统正正常运行行时奇次次谐波电电流已经经逼近国国家管制制的标准准，由于于谐波量量偏大，将将引起额额外的线线路损耗耗、接触触损耗、铁铁心损耗耗，易于于造成线线路和设设备发热热从而引引发安全全事故并并损害设设备的正正常工作作和正常常使用寿寿命。大大量的谐谐波电流流不仅仅仅给供电电系统的的稳定性性造成严严重影响响，同时时影响电电

21、网的供供电安全全。 从测量谐波波电流数数据可以以看出,变频负负载产生生比较大大的谐波波电流从从而引起起严重的的电流畸畸变。 从电压、电电流谐波波表中可可以看出出，谐波波电流最最大畸变变率为(),从测测量的数数据可以以看出电电流谐波波比较大大。谐波波的存在在，严重重地影响响了各种种电气设设备的正正常运行行，并不不可必免免地给用用户带来来附加损损耗。 从调查的结结果来看看，碳素素厂变频频负载在在客观上上产生各各次谐波波，由于于谐波含含量大，电电流总畸畸变率偏偏大，导导致波形形发生明明显畸变变，造成成很大的的能源浪浪费，影影响设备备的安全全和使用用寿命. 第三部分、谐谐波治理理技术解解决方案案 .设

22、计依据据 根据从碳素素厂现场场采集的的数据（见见非标产产品现场场谐波参参数表）和和现场调调查的情情况，以以及将要要达到的的改造要要求来编编制本方方案。 从现场采集集到的数数据可以以看出，配配电系统统的功率率因素还还可以；但次、次次、次、次次谐波电电流含量量较高。整整个配电电系统的的电力品品质恶化化程度比比较严重重。从谐谐波治理理角度分分析，碳碳素厂的的谐波干干扰已非非常严重重，影响响设备的的安全运运行，所所以谐波波治理已已到了急急需治理理的程度度。从节节能的角角度分析析，提高高畸变功功率因数数，减少少谐波畸畸变功率率,从测量量的数据据计算需需要增加加两台有有源电力力滤波器器，降低低视在功功率从

23、而而达到变变压器增增容的目目的,降低基基波电流流有效值值从而达达到保护护及节能能的双重重功效。.设计方案案设计选择英英国萨梅梅特()有源电电力滤波波器进行行治理, 作为世世界上较较早从事事节能和和电能质质量产品品研发和和生产的的专业制制造厂商商, 英国萨萨梅特具具有强大大的研发发和生产产能力，一一直引领领业界技技术的发发展，具具备傲视视同侪的的领先自自主技术术！并且且依靠强强大的规规模生产产优势，所所供应的的产品具具有无与与伦比的的性价比比，性能能卓越。有源电电力滤波波器的成成功挂网网运行预预示着该该装置在在解决了了谐波危危害的同同时，将将同时带带来大大大降低电电网的无无功损耗耗，节约约大量电

24、电能的益益处，并并为清洁洁电网做做成重大大贡献，使使电网绿绿色环境境成为一一种可能能。有源电电力滤波波器,根据最最新的瞬瞬时无功功功率理理论，应应用数字字信号处处理技术术（），脉脉宽调制制技术（），智智能化功功率单元元技术（），触触摸屏技技术（）等等前沿科科技，可可实现动动态消除除谐波，平平衡三相相负荷，是是一种高高技术含含量，滤滤波效率率好的新新型产品品,根据各各配电系系统的状状况所选选用的有有滤波器器产品型型号如下下表: ().煅烧烧车间基基波电流流为次谐谐波电流流较大,在范围, 谐波含含量,功率因因素 ,考虑到到如果该该配电系系统负载载设备增增加,不必另另外增添添滤波器器装置.所以选选用

25、台容容量为的的三相三三线有源源滤波装装置（型型号：），并并联安装装于配电电系统母母线上；吸收以以下谐波波,吸收率率达到以以上,功率因因素达到到以上.().成型型车间基基波电流流左右, 次谐波波电流最最大为, 谐波电电流较大大,功率因因素,达到国国家考核核指标. 考虑到到如果负负载设备备增加,不必另另外增添添滤波器器装置,所以选选用台容容量为的的三相三三线有源源滤波装装置（型型号：），总总容量为为源滤波波装置并并联安装装于配电电系统母母线上；吸收以以下谐波波,吸收率率达到以以上. 功率因因素达到到以上.().新焙焙烧车间间基波电电流左右右次谐波波电流较较大,在范围, 谐波含含量,功率因因素 ,

26、达到到国家考考核指标标. 谐波治治理设计计考虑到到如果该该配电系系统负载载设备增增加,不必另另外增添添滤波器器装置,所以选选用台容容量为的的三相三三线有源源滤波装装置（型型号：），总总容量为为源滤波波装置并并联安装装于配电电系统母母线上；吸收收以下谐谐波,吸收率率达到以以上. 功率因因素达到到以上.以上三个配配电系统统的有源源滤波装装置方案案,适应于于变压器器的各种种供电方方式,无论供供电系统统采取哪哪种运行行方式都都能达到到理想的的谐波治治理和无无功补偿偿效果。有源滤波器器安装示示意图如如.设计说明明 因本系统的的主要谐谐波源设设备是变变频设备备，消除除线路和和系统各各次谐波波是谐波波治理节

27、节能改造造的主要要目标。从从而干净净吸收谐谐波和浪浪涌，改改善系统统电力品品质，提提高功率率因数，保保障设备备安全和和正常运运行、提提高系统统运行效效率和电电力能源源使用效效率的角角度出发发，进行行本项谐谐波治理理方案的的制作。 .设计原则则 目 的：以以改善电电力品质质、综合合提升设设备运行行效率和和电力能能源使用用效率为为目的。 兼容性：设设备独立立，不依依赖于原原有系统统，出现现故障时时能及时时脱离原原操作系系统； 维护性：操操作简单单，设备备安装维维护简洁洁。 .改造后预预计达到到的效果果和经济济效益()有源滤滤波器具具有：滤滤波、动动态补偿偿、抑制制谐振、补补偿无功功功率等等四大功功

28、能。通过技技改，并并联安装装于配电电系统母母线上，以上上这些低低压配系系统的电电流谐波波将会被被大大吸吸收，谐谐波问题题的影响响基本消消除。可可达到以以下效果果： (). 有源滤波波装置投投入后用用电能质量可可明显改改善，可可改善冲冲击负载载引起的的电流冲冲击，减减少电压压波动和和抑制电电压闪变变，提高高稳定性性，改善善电压质质量。功功率因数数可提高高到以上上，线损损降低后后可提高高配电变变压器的的承载效效率，经经济效益益明显。().有源源滤波器器对配电电系统自自动实时时跟随、动动态()补偿; 抑制电电压波动动和闪变变、降低低损耗，提提高用电电效率。消消除电网网各次谐谐波、可同时时滤除次次到次

29、的的谐波电电流;提高设设备安全全，降低低设备损损耗；满满足国家家(国际)标准。总总谐波电电流吸收收率：。 ().采用用高性能能防涌流流接触器器投切各各滤波支支路，完完善的控控制系统统，保护护功能齐齐全，具具有短路路保护、过过压保护护、过流流保护等等，运行行可靠，操操作简单单(防止系系统谐振振：预防防电气设设备故障障、保证证供电安安全。(). 改善系系统功率率因素：降低电电网损耗耗、提高高设备效效率。电电路月平平均功率率因数：。(). 安安装谐波波治理装装置后，有有效的降降低了谐谐波电流流，增加加了变压压器的有有效容量量，可增增加相应应的带载载能力，减减少扩容容所需的的投资。(). 安安装谐波波

30、治理装装置后，可可有效的的降低变变压器的的损耗，提提高变压压器的安安全运行行系数，保保证对谐谐波敏感感的保护护装置和和器件不不发生误误动作。起起到节能能降耗的的目的;节能率达,减小集集肤效应应，热损损、铜损损、铁损损、磁损损、噪音音大为下下降，符符合国家家对能源源节约和和降耗的的指示和和可持续续发展的的要求。并且，经过治理后的谐波电流含量不超过电流国标限值（），电压总畸变率不超过国标限值，如下表所示：国家标准各各次谐波波电流限限值标准电压基准短路容容量谐波电压总总畸变率率的国标标限值电网标称电电压电压总谐波波畸变率率各次谐波电电压含有有率 奇次 偶次、设备产品品清单 序号设备名称 型号（规规格

31、）数量备注煅烧车间有源滤波器器套英国萨梅特特新焙烧有源滤波器器套英国萨梅特特成型车间有源滤波器器套英国萨梅特特电流传感器器 个瑞士集团铜芯电力电电缆米无锡远东电电缆厂铜芯电力电电缆米无锡远东电电缆厂屏蔽电缆米说明:此配配制是根根据现场场测试及及炭素厂厂要求,将项目目原计划划装置的的三台容容量有源源滤波器器改为四四台容量量有源滤滤波器装装置(主要考考虑将来来生产需需要增添添负载设设备,不必再再增加滤滤波器).本装置置具有消消除谐波波的同时时补偿无无功功率率.五、产品简简介 .萨梅特()有源电电力滤波波器简介介： ()有有源电力力滤波器器是一种种用于动动态抑制制谐波、补补偿无功功功率的的新型电电力

32、电子子装置，采用高频电力电子开关变换技术、模拟和数字混合电路技术进行电流检测和电流注入的新型电力电子装置。能对大小和频率都变化的谐波及无功功率进行补偿。和传统的无源滤波器相比，有突出的优点。 ()对各次谐波和分数谐波均能有效地抑制，且可提高功率因数； ()系统阻抗和频率发生波动时，不会影响补偿效果。并能对频率和幅值都变化的谐波进行跟踪补偿，且补偿特性不受电网阻抗的影响； ()不会产生谐振现象，且能抑制由于外电路的谐振产生的谐波电流的变化； ()用一台装置就可以实现对各次谐波和基波无功功率的补偿； ()不存在过载问题，即当系统中谐波较大时，装置仍可运行，无需断开等。 由以上可看出，它克服了传统的

33、无源滤波器的缺点，具有良好的调节性能，因而有很大的发展前途。. ()有源电力滤波器系统结构()有源电力滤波器系统结构如图所示。()有源电电力滤波波器的基基本工作作原理是是：实时时检测补补偿对象象的电压压和电流流，经指指令电流流运算单单元计算算出补偿偿电流指指令信号号，该信信号经补补偿电流流发生电电路放大大产生补补偿电流流，补偿偿电流与与负载电电流中需需用补偿偿的谐渡渡及无功功等电流流抵消，最最终得到到期望的的电源电电流。在在图中的的体现是是，当需需要补偿偿负载所所产生的的谐波电电流时，有有源电力力滤波器器检测出出补偿对对象负载载电流中中的谐波波分量后后，将其其反极性性作为补补偿电流流的指令令信

34、号*，再由由补偿电电流发生生电路产产生补偿偿电流，其其中补偿偿电流与与负载电电流中谐谐波分量量大小相相等，方方向相反反，因而而两者相相互抵消消，使得得电源中中电流中中只含基基波，达达到消除除电源电电流中谐谐波的目目的。 图为有有源滤波波器的系系统框图图。通过过传感器器检测非非线性负负载的电电流、经经电流信信号调理理后送入入指令电电流产生生电路，指指令电流流产生模模块是由由公司的的 为核心心建立的的。计算算出需要要补偿的的谐波和和无功电电流后，通通过外部部送入入电流跟跟踪控制制电路。霍霍尔传感感器检测测有源电电力滤波波器主电电路的电电流、，经经电流信信号调理理后也送送入电流流跟踪控控制电路路，电

35、流流跟踪控控制电路路对主电电路补偿偿电流与与指令电电流进行行滞环比比较后送送出栅极极开关驱驱动信号号，驱动动电路接接受来自自前级电电流跟踪踪控制电电路的信信号，并并经隔离离放大后后驱动主主电路的的开关管管，以控控制主电电流的电电路跟随随指令电电流的变变化，最最终达到到实时补补偿谐波波与无功功功率的的目的。电电压传感感器检测测变流器器直流侧侧总电压压，经电电压信号号调理后后送入指指令电流流发生电电路，通通过合理理的控制制以凋节节直流侧侧电压的的稳定。启启动、关关断和保保护模块块按一定定的时序序控制装装置的启启动和关关断，并并提供装装置的过过流、过过压、过过热、缺缺相等故故障保护护功能。. 有源电

36、力滤波器主电路设计有源电力滤波器主电路的形式绝大多数采用电压型，()有源滤波器选择主电路为并联电压型、单个变流器的形式。()有源滤波器主电路设计需要解决的问题是：主电路容量的计算；开关器件的选择及其参数的确定；对补偿电流的跟踪特性起决定作用的参数(输出电感、直流侧电容电压、滞环宽度)的设计；按所选器件要求的驱动电路的设计以及整个装置的各种保护电路设计。( )主电路容量的计算 有源电力滤波器的容量由式()确定 式式中：为为电网相相电压有有效值； 为补偿偿电流有有效值。 如果所设计装置的容量为 ，则 ( ) 功率开开关器件件的选取取()有源滤滤波器选选取适用用于中的的全控型型开关器器件主要要有、等

37、等，器件件。( )主电路路滞环宽宽度的选选取 有源电电力滤波波器的指指令电流流包含高高次谐波波和暂态态电流，实实际输出出的电流流对指令令电流有有很高的的跟踪能能力。下下面以相相为例，分分析采用用滞环控控制时逆逆变器的的工作频频率与电电网电压压、变流流器直流流侧电压压及主电电路电感感值和滞滞环宽度度间的相相互关系系。 对于相相半桥逆逆变电路路，可得得电路方方程为式()为正正，即电电感电流流在上升升。 设，假假定逆变变器的工工作开关关频率较较高，在在一个开开关周期期内可认认为电压压基本不不变，则则滞环控控制时补补偿电流流的波形形如图所所示，其其中为滞环环宽度。 由由图，以以及式()和式()，可分分

38、别计算算出电流流的上升升时间和和下降时时间，即即 由由式()知，逆逆变器的的最小工工作频率率和最大大工作频频率分别别为 取取电流滞滞环宽度度为，直直流侧电电压为，主主电路电电感为，则则由上述述公式可可得：最最小开关关频率为为 ，最大大开关频频率为，平均均开关频频率 。 ( )直流侧侧电压的的计算和和电容的的选取 主电路路的工作作模式及及相应的的开关系系数，如如表所列列，等效效电路图图如图所所示。 当当时，电电流上升升，即要要求如果果直流侧侧电压不不能满足足大于有有源电力力滤波器器与供电电系统连连接点的的相电压压峰伉()的倍，即即同理，当时，电电流下降降，即要要求 也也不会永永远成立立。 所以直

39、直流侧电电压应满满足如下下条件，即即 意味着着主电路路直流侧侧电压值值应大于于有源电电力滤波波器与供供电系统统连接点点的相电电压峰值值()的倍。在在此基础础上，直直流侧电电压值越越大，补补偿电流流的跟随随性能越越好，但但器件的的耐压要要求也就就越高，因因此()有源电电力滤波波器的设设计是综综合考虑虑的。 由式()，得 由此选选取直流流侧参考考电压为为。 在某一一周期内内电容始始终处于于充电或或放电状状态，直直流侧电电容电压压最大允允许偏离离设定值值为，则( ).输输出电感感值的选选取有源滤滤波器的的补偿特特性丰要要取决于于输出补补偿电流流对于补补偿指令令电流的的跟踪控控制能力力。而输输出电感感

40、值直接接决定了了补偿电电流的跟跟踪速度度，从而而很大程程度地影影响电力力有源滤滤波器的的工作性性能。电电感值过过大，则则系统不不能适时时跟踪指指令电流流信号，而而且电感感值的增增大也会会造成设设备成本本的增加加；反之之。如果果太小，则则补偿后后的纹波波电流过过大。()有源电电力滤波波器设计计时合理理选择主主电路交交流侧输输出电感感值。()电感的的最大取取值由主电路的的模型，对对于相有有式()中，对对于不同同的谐波波源和不不同的补补偿要求求，指令令电流*是不同同的，其其最大电电流变化化率与补补偿参考考电流的的具体表表达形式式密切相相关。其其经验公公式为 ().电电感的最最小取值值 如果电电感取值

41、值太小，则则会使补补偿电流流的纹波波过大，影影响有源源电力滤滤波器的的补偿效效果。因因此，电电感的最最小值主主要由主主电路开开关器件件所产牛牛的纹波波决定，电电感的作作用是将将其在补补偿电流流上产生生的纹波波限定在在一定范范围内。有有源电力力滤波器器的实际际输出电电流偏离离指令电电流的最最大允许许值为，()有源电电力滤波波器以根根据式()和式()，并结结合实际际情况对对交流侧侧电感值值进行选选取和调调整，从从而选择择合适的的电感值值。.()有源源滤波装装置的应应用()有源滤滤波装置置并联于于系统电电网中，通通过实时时检测非非线性负负载产生生的谐波波电流和和无功电电流，快快速产生生与其大大小相等等，方向向相反的的补偿电电流并注注入系统统，达到到滤除谐谐波并改改善功率率因数的的目的。是是用于动动态抑制制谐波、补补偿无功功功率的的新型