APF电力有源滤波器基本原理.ppt

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1、关于谐波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 电机关于谐波关于谐波谐波含量分析三相全控桥整流焊机 谐波频谱：6K1，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）；6K1，K

2、=1，2，3，。（三相6脉动整流）；变频驱动设备 谐波频谱：6K1，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）；6K1，K=1，2，3，。（三相6脉动整流）；12K1，K=1，2，3，。（三相12脉动整流）；中频电源装置 谐波频谱：6K1，K=1，2，3，。关于谐波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PCM电容TV显示屏elec阻抗谐波的危害谐波谐波源源关于谐波关于谐波谐波对能耗的影响

3、l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=COS/(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：0.8820.95=92.84%，谐波引起的直接电能浪费为1-92.84%=7.16%。工程案例工程案例宝山罗泾码头变频供电系统简图n一般的，变频驱动控制器会产生 5、7、11、13、17、19 等 6n1 次谐波。宝山罗泾码头变频动力系统的谐波成

4、份波头是平的，说明谐波丰富功率因数低工程案例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工程案例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无源滤波器无源滤波器传统的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

5、谐波治理方案选择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5711LCLC无源滤波器无源滤波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波治理方案选择谐波治理方案选择谐振隐患比较u电容器的运行电流增大u温升增高、压力增大u与系统产生并联谐振u与系统产生串联谐振u易于放大系统谐波含量，扩大谐波危害无谐振隐患LCLC无源滤波器无源滤波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

6、后，滤波器保持满负荷输出，但不会发生过载损坏。LCLC无源滤波器无源滤波器 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无源滤波器无源滤波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n有源滤波器能帮助我们实现 APF有源滤波器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有源滤波的系统连接方式补偿系统主电路分析补偿系

7、统主电路分析根据基尔霍夫电流定律：根据基尔霍夫电流定律：ISx=ILx ISx=ILx IBx IBx负载侧电流成份分析负载侧电流成份分析基波分量基波分量用户用户负载侧电流负载侧电流谐波分量谐波分量负载侧电流成份分析负载侧电流成份分析电网侧电网侧基波电流基波电流电网侧谐波电流电网侧谐波电流电网侧无功电流电网侧无功电流桥臂电流桥臂电流2 2桥臂基波电流桥臂基波电流负载侧电流 网侧电流 桥臂电流APFAPF有源滤波系统实现框图有源滤波系统实现框图APFAPF有源滤波器实现功能有源滤波器实现功能完美的电能质量完美的电能质量并联型APF有源滤波器APFAPF有源滤波器实现功能有源滤波器实现功能1谐波治

8、理：治理负载电流畸变2无功补偿：无功补偿：补偿基波正序无功分量3三相电流不平衡：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）实验前数据和波形（补谐波）实验数据和波形（补谐波）实验数据和波形（补谐波）实验数据和波形（补谐波）实验数据和波形（补谐波）实验数据和波形（补谐波）实验数据和波形（补谐波）实验数据和波形（补偿三相电流不平衡）实验数据和波形（补偿三相电流不平衡）实验数据和波形（分次补谐波实验数据和波形（分次补谐波 ：3 3次次5 5次）次）实验数据和波形（分次补谐波实验数据和波形（分次补谐波 ：3 3次次5 5次）次）欢迎参观产品样机欢迎参观产品样机备注备注n作者简介：作者简介：n夏勇，李培培 研究方向为APF有源滤波器 nTel:021-69158316 nFax:021-69158157 nEmail:n江苏地区江苏地区 夏夏 勇勇 李培培李培培nMobileMobile：13812354027 1363653428413812354027 13636534284nE-mail： n上海安科瑞电气股份有限公司n地址：上海市嘉定马东工业园区育绿路253号n邮编：201801n电话：021-69158316n传真：021-69158157n网址：