APF有源电力滤波器
有源电力滤波器
有源电力滤波器（APF：Active power filter）是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置，它能够对不同大小和频率的谐波进行快速跟踪补偿，之所以称为有源，是相对于无源LC滤波器，只能被动吸收固定频率与大小的谐波而言，APF可以通过采样负载电流并进行各次谐波和无功的分离，控制并主动输出电流的大小、频率和相位，并且快速响应，抵销负载中相应电流，实现了动态跟踪补偿，而且可以既补谐波又补无功和不平衡。
1、概述
2、理论基础
3、工作原理
4、标准
5、三电平
?技术优势
?滤波器
?基本应用
?主要应用场合
?其他
?优势
6、性能说明
7、配件选型
1、概述
三相电路瞬时无功功率理论是APF发展的主要APF；APF有并联型和串联型两种，前者用的多；并联有源滤波器主要是治理电流谐波，串联有源滤波器主要是治理电压谐波等引起的问题。
2、理论基础
有源滤波器同无源滤波器比较，治理效果好，主要可以同时滤除多次及高次谐波，不会引起谐振，但是价位相对高！实际应用安全系数很低，国际普遍做法是以变压器升压，来保证可靠性，国家相关部
门也要求以变压器升压的形式和有源滤波器结合，治理高压谐波！
3、工作原理
Satons有源电力滤波器通过电流互感器检测负载电流，并通过内部DSP计算，提取出负载电流中的
谐波成分，然后通过PWM信号发送给内部IGBT,控制逆变器产生一个和负载谐波电流大小相等，方向相反的谐波电流注入到电网中，达到滤波的目的。
指令电流检测电路的功能主要是从负载电流中分离出谐波电流分量和基波无功电流，然后将其反极性作用后发生补偿电流的指令信号。电流跟踪控制电路的功能是根据主电路产生的补偿电流，计算出主电路各开关器件的触发脉冲，此脉冲经驱动电路后作用于主电路。
这样电源电流中只含有基波的有功分量，从而达到消除谐波与进行无功补偿的目的。根据同样的原理，电力有源滤波器还能对不对称三相电路的负序电流分量进行补偿。
有源电力滤波器的主电路一般由PWM逆变器构成。根据逆变器直流侧储能元件的不同，可分为电压型有源滤波器(储能元件为电容)和电流型有源滤波器(储能元件为电感)。电压型有源滤波器在工作时需对直流侧电容电压控制，使直流侧电压维持不变，因而逆变器交流
侧输出为PWM电压波。而电流型有源滤波器在工作时需对直流侧电感电流进行控制，使直流侧电流维持不变，因而逆变器交流侧输出为PWM电流波。电压型有源滤波器的优点是损耗较少，效率高，该电流在电感内阻上将产生较大损耗。
图电压型有源滤波器
图电流型有源滤波器
图控制原理
4、标准
国际标准
EN 50091-3, EN 61000-6-2, EN55011, EN 50178:1997, IEC
62040-3, IEC 50178:1997, AS 62040-3（VFI SS 111）, CISPR11 国家标准
GB/T14549-93《电能质量：公用电网谐波》
GB/T15543-1995 《电能质量：三相电压允许不平衡度》
GB/T15945-1995 《电能质量：电力系统频率允许偏差》
GB/T12326-2000 《电能质量：电压波动和闪变》
GB/T12325-2003 《电能质量：供电电压允许偏差》
GB/T18481-2001 《电能质量：暂时过电压和瞬态过电压》
GB/T15576-1995 《低压无功功率静态补偿装置总技术条件》
GB7625.11998 《低压电气电子产品发出的谐波电流限值》
GB4208-93 《外壳防护等级的分类》
5、三电平
二极管箝位三电平拓扑由日本学者Nabae. A 等人在1980 年提出，经过近30年的发展，广泛应用于电力电子技术的各个领域。二极管箝位三电平拓扑的优势在于，各个开关管承受的反向电压为直流母线电压的一半，可以用较低电压等级的开关管，组成较高电压等级的变流器。已经广泛应用于4.2kV电动机传动系统。通常三电平技术一般应用于电压较高、功率较大的系统中，正是由功率器件耐压有限与变流器系统需求电压较高的矛盾现实决定的。但是我们应该看到二极管箝位三电平拓扑本身固有的一些优势。
5.1 技术优势
（1）用电压等级较低的开关管构成电压等级较高的变流器，随着功率器件技术的不断发展，市场上已经有6500V的IGBT出售，但是耐压越高的IGBT其开关损耗越高，最高开关频率也变得比较低。3300V以上的IGBT开关频率最高不会超过5kHz,1200V的IGBT的开关损耗远大于600V的IGBT。采用低压IGBT的三电平变流器的开关损耗远低于同样电压等级采用高压IGBT的两电平变流器，同时前者可以达到的开关频率也高于后者。
（2）能够输出三种电平。二极管箝位三电平变流器能够输出正母线电压、负母线电压以及零电压（简称P、N、O）,一般情况下输出电压在P-O、O-N之间跳变，特殊情况下会出现P-N跳变，而两电平变流器只能在P-N之间跳变。也就是说三电平的电压跳变幅度为直流母线电压的一半，而两电平的为直流母线电压。高的电压跳变幅度对并网逆变器或有源电力滤波器带来的是较高的纹波电流，为了抑制纹波电流，需要较大的输出电感和滤波电容，由此带来了较高的纹波电流损耗。同时由于输出滤波电感电容也降低了电流响应速度，或对输出电流的能力产生了一定的限制。对于变频器带来的则是对电机的冲击以及较大的轴电流，严重影响着电机的寿命。另外，较高的电压跳变幅度也会产生严重的电磁干扰，对周边电子设备产生也重危害。而三电平以其固有的优势，在很大程度上解决了上述问题。
随着技术的不断发展，三电平技术被越来越多的人所重视，同时也将其从中压大功率领域，引入到400V的低压小功率应用之中，各个国际知名功率器件厂家推出了大量适应于400V系统应用的集成二极管箝位三电平功率模块，并有逐渐取代传统两电平变流器的趋势。
应用于400V领域的成功的三电平产品如下：
（1）2008年日本安川电机推出了Varispeed G7系列通用矢量变频器，其400V产品采用三菱的三电平功率模块，并在应用中取得了巨大成功。
（2）2009年德州和能工业自动化有限公司在自主开发的三电平变流器控制技术的基础上，推出了HEINV系列三电平光伏并网逆变器，前端采用对称BOOST进行最大功率点跟踪，逆变器采用二极管箝位三电平拓扑，两者相互配合，采用Semikron的三电平功率模块，各项指标均优于同类两电平产品。
（3）2006年上海交通大学与上海信元瑞电气有限公司（当时的上海飞平电子有限公司）合作推出了国内唯一一个以能量算法为基础的有源电力滤波器（APF）NEWSINE系列产品，大大的提高了系统的稳定性，随着此后该产品在我国137个大型项目中的实际应用情况反馈，证明和标志了中国FACTS技术已经达到了国际领先水平。
5.2 滤波器
将二极管箝位三电平技术应用于有源电力滤波器领域，国内外很多文献都有涉及，国内外许多专家学者对此都进行了比较深入的研究，也提出了很多新的算法。但是，三电平有源电力滤波器始终没有从实验室走向市场。究其原因，有可能是技术不够成熟，控制算法过于复杂，应用成本高，也可能是企业界对此不够重视，尚未认识到该技术的优势。德州和能工业自动化有限公司通过对三电平技术的深入研究以及对市场趋势的正确把握，在业界首先推出了三电平有源电力滤波器产品。
三电平有源电力滤波器与传统两电平有源电力滤波器相比有以下优势：
5.3 基本应用
SPA3系列有源电力滤波器
性能描述
可同时滤除2次到60次谐波
40μs内响应负荷变化，全响应时间小于10ms(1/2周波)
单相动态补偿，不受系统不平衡的影响
3.8 英寸QVGA显示屏，
MODBUS 通讯接口有源电力滤波器
采用速度高达20KHz的IGBT，完美消除谐波
并联安装方式，安装简单、方便，易于扩展，最多可10台并联
优势
SPA3是谐波治理的完美解决方案
动态电流补偿消除谐波和提高功率因数
减少谐波在电缆、开关、变压器中的发热
减少谐波引起的停电故障和时间
提高电源利用率减少运营成本
SPA3适用于工业负载场合
SPA4系列有源电力滤波器
性能描述
有效消除因零序谐波产生的中性线电流
可以同时滤除2～25次范围内的全部或选定次数的谐波
单相动态补偿，不受系统不平衡的影响
并联安装方式，安装简单、方便，易于扩展，最多可4台并联
设计选型简单，不需要进行详细的电网分析，只需测量谐波电流的大小
体积轻巧，可壁挂安装
标准的通讯接口，方便的接入用户现有的通讯系统
优势
SPA4系列是谐波治理的完美解决方案
动态电流补偿消除谐波和提高功率因数
减少谐波在电缆、开关、变压器中的发热
减少谐波引起的停电故障和时间
提高电源利用率减少运营成本
三相四线适用于商业建筑负载场合
5.4 主要应用场合
1.变频设备的应用场合随着技术的进步，变频设备大量应用于各类场合，变频设备会产生大量的谐波，因此，这类场合是有源滤波器主要的目标市场之一。
2.不稳定负荷的应用场合不稳定负荷不是有源滤波器的主要市场，但它是电力系统一个极其重要的方面，因为不稳定的负荷虽然所占比例不大，但是它们对电力系统产生的影响却远远大于其它负荷所造成的影响，因此对于该类应用场合也应作为有源滤波器的主要市场方向之一。
3.钢铁厂钢铁厂的电弧炉、轧钢机等是主要的谐波发生设备，且主要是冲击性负荷，对钢铁厂附近的其它负荷有很大影响。同时，谐波问题对钢铁厂无功补偿的影响很大，所以应以无功补偿和谐波治理同时处理作为目标。
4.有色冶金有色冶金的负荷除电弧炉性质的负荷外，还由于采用直流湿法冶金而产生大量的直流成分。
5.港口机械港机是大型的提升设备，一般都采用很大的变频器，因此是港口机械主要的谐波发生源，因此对于该类应用场合也应作为有源滤波器的市场方向之一。
6.电气化铁路电气化铁路一般使用直流电机拖动，因此是一个市政方面的主要谐波源。根据现有上海、北京等地电气化铁路的运行情况，大多数系统都安装了滤波器。预计本产品可以达到电气铁路滤波器国产化的作用。
7.高精度自动化生产线高精度自动化生产
线本身不产生谐波，但是对于电能质量有很高的要求，因此需要在高精度自动化生产线的供电侧安装有源滤波器，以降低谐波对生产线的影响。
8.办公大楼、大型商业区等节能灯和空调集中场所办公大楼、大型商业区等节能灯和空调集中场所的谐波情况也非常严重，治理方法宜采用集中治理方法，以节省成本。
5.5 其他
正是基于上述优点，德州和能工业自动化有限公司在本公司三电平变流器控制技术的基础上，紧密跟踪行业发展趋势，推出三电平有源电力滤波器产品。同时，我公司愿与业内同行企业合作，共同推进三电平有源电力滤波器的应用，为中国电能质量事业做出贡献。
国外知名的有源电力滤波器的生产厂家有：ABB、施耐德、西门子、NOBLE等，国内知名生产厂家有：苏州和顺、盛弘电气、南京亚派科技、思源电气、上海双电、英纳仕电气、西安赛博、Satons等。
5.6 优势
（1）低纹波电流，高电流响应速度
纹波电流和电流响应速度是矛盾的两个指标。作为有源电力滤波器，其基本原理是检测负载谐波，注入反相谐波，以谐波的相互抵消达到滤波的目的。一般的有源电力滤波器是一个电流模式控制的电压源逆变器。输出电流是通过逆变器输出的电压作用在输出电感上产生的。逆变器采用脉冲宽度调制，根据电工的基本原理，纹波电流决定于开关频率、直流母线电压、输出电感的大小，与电流环的控制无关。开关频率越高纹波电流越小、直流母线电压越高，纹波电流越大；输
出电感越大，纹波电流越小。而逆变器期望的输出电流是由电流环所控制。有源电力滤波器输出谐波电流，如果按基波50Hz，补偿50次谐波计算，最高谐波频率将达到2.5kHz。有源电力滤波器对电流响应速度有很高的要求。电流响应速度与直流母线电压和输出电感大小有关。直流母线电压越高，电流响应越快；输出电感越大，电流响应越慢。我们期望输出纹波电流越小越好，电流响应速度越快越好，这是一对矛盾。从上述分析可以看出，两电平有源电力滤波器解决这个矛盾的办法只能是提高开关。在某些厂家的两电平有源电力滤波器产品的开关频率已经达到20kHz。但是，开关频率的提高带来的是更高的开关损耗以及驱动损耗，有源电力滤波器的单机容量会受到限制，而对于更高电压等级的有源电力滤波器，高压的IGBT根本就不允许那么高的开关频率。然而，三电平有源电力滤波器从原理上就是一个解决上述问题的方案。三电平逆变器可以输出正、负、零三种电压，在计算纹波电流时，只需按直流母线电压的一半计算。由此，在相同开关频率、相同直流母线电压、相同纹波电流要求的前提下，三电平的输出电感为两电平的一半，同时器件的开关损耗和电感上的纹波损耗也会降低。在计算电流响应速度时，起作用的将是全部直流母线电压，而输出电感的减半，将加快电流的响应速度，增强滤波效果，提高单机容量。
（2）提高系统耐压，应用于较高电压系统
通常国内低压电网为400V，但是对于某些行业，其低压电网会比较高，例如石油钻机传动采用的是600V，矿山用电可能是690V或1140V，而某些行业的电压等级可能更加多样，但一般都是500V以上。如何解决这些行业谐波治理需求，是一个问题。通常为了提高电流响应速度、保证补偿效果，处理谐波的有源电力滤波器比处理基波的变
频器或并网逆变器需要更高的直流母线电压。通常两电平逆变器的直流母线电压是交流电网电压有效值的2倍。对于380V应用，直流母线电压一般在700V～750V，而对于600V，直流母线电压需要达到1200V。
很多企业的做法是加一个变压器，将其他等级的电压变为400V。通过谐波的变压器是经过特殊设计的，价格比较高，体积也比较大，变压的损耗也会比较大。而采用三电平技术，可以用耐压较低的管子组成耐压较高的变流器系统，可以直接连接到电压较高的电网上，同时保证较好滤波效果和单机容量。
6、性能说明
1.动态有源滤波，全面改善电能质量；
2.DSP全数字控制，20KHz开关频率，对负载的动态变化迅速响应；
3.谐波补偿次数可选择，最高能滤除50次谐波；
4.有源电力滤波器可选择同时补偿无功；
5.具备三相不平衡补偿能力；
6.具有自动限流功能，不会发生过载；
7.效率高，满载损耗小于2.57；
8.并联安装方式，安装简单，体积小；
9.降低线路损耗，消除谐波引起的变压器和电机发热，实现系统
大幅度节能；
10.有源电力滤波器的滤波效果不受系统阻抗变化影响，并能自动
抑制系统谐振；
11.按照配电结构，可选择局部补偿、部分补偿或总补偿，CT可
位于电源侧或负载侧；
12.易于扩展和冗余设计，可最多10台并联运行。
7、配件选型
1.电流互感器的额定工作电压应与线路额定电压相符合；
2.电流互感器的额定电流≥线路负载电流，一般按线路的1.5～2
倍电流选定电流互感器；
3.电流互感器所接二次负载不应超过相应准确等级下的额定容
量，否则准确等级会下降；
4.用于精确计量一般选用0.2级互感器；
5.为了方便现场施工，推荐选用开合式电流互感器。
电力有源滤波器的设计
工学院毕业设计（论文） 题目：电力有源滤波器的设计 专业：电气工程及其自动化 班级：电气082 姓名：邓大伟 学号： 1609080203 指导教师：国海 日期： 2011年12月22日
目录 摘要： (1) 1 绪论 (2) 1.1概述 (2) 1.2抑制谐波的方法 (2) 1.3本文研究的内容 (3) 2 APF的工作原理和结构 (4) 2.1APF的基本原理和种类 (4) 2.2APF的谐波检测方法 (5) 2.3APF的补偿电流控制方法 (6) 3 有源电力滤波器谐波检测及控制策略 (8) 3.1瞬时无功功率理论简介及其应用 (8) 3.2SVPWM调制策略 (10) 4 控制系统的总体设计方案 (14) 4.1系统初始化程序的设计 (14) 4.2中断子程序设计 (14) 4.3I P-I Q法补偿谐波和无功电流的原理框图 (15) 5 电力有源滤波器的仿真实现 (17) 5.1源电力滤波器仿真模型的建立 (17) 5.2结果仿真 (21) 总结与展望 (25) 致谢 (26) 参考文献 (27) ABSTRACT: (28)
电力有源滤波器的设计 摘要：随着电力电子装置日益广泛的应用，电力电子装置自身所具有的非线性导致了电网中含有大量谐波，这些谐波给电力系统带来了严重的污染，严重危害了用电设备和通信系统的稳定运行。虽然传统的无源电力滤波器具有结构简单、成本低、技术成熟、运行费用低等优点，但同时也有一些缺点，例如只能抑制固定的几次谐波，并对某次谐波在一定条件下会与电网阻抗产生谐振反而而使谐波放大。 目前，谐波抑制的一个重要趋势是采用有源电力滤波器，有源电力滤波器也是一种电力电子装置，且相关技术的研究也日渐成为研究的热点。本文阐述了几种常见APF的拓扑结构及各自的优缺点，详细分析了基于瞬时无功功率理论的谐波检测方法，比例控制和前馈控制两种电流环控制策略以及SPWM和SVPWM两种调制策略。介绍了电力有源滤波器的基本原理和结构，并设计了并联型有源电力滤波器的控制系统，实验结果表明,其谐波抑制和无功补偿可以达到良好的效果,在技术上是可行的。 关键词：电力有源滤波器;谐波检测 ;APF
有源滤波器的安装要求与方法
运输、储存及安装要求 运输 产品可用汽车、火车、飞机、轮船等交通工具运输。产品在运输过程中必须小心轻放。严禁雨淋、暴晒， 不应有剧烈振动、撞击和倒放。运输温度应在－40～＋70℃围。有源电力滤波器包装后最大高度为 2400mm，选择运输工具时，请同时考虑运输过程中是否有高度限制等因素存在。 储存 产品不得暴晒及淋雨，应存放在空气流通、周围介质温度在－40～＋70℃围，空气最大相对湿度不超过95％（相当于空气温度20±5℃时）及无腐蚀性气体的仓库中。 安装 由于每个场地都有其特殊性，本章并不介绍详细的安装步骤，而只为安装人员提供指导性的一般安装步骤及方法，有安装人员根据场地具体情况处理。 ●注意！●要求三相四线或三相三线制输入电源 ●标准APF系统可与三相四线（接地）制TN，TT和IT交流电源 配电系统（IEC60364-3）以及三相三线制交流配电系统连接。如果用于IT交流电源配电系统，输入需配置一个４极断路器，可参考相关的IT系统标准。 ●警告●应经调试工程师同意后，才可给APF上电。 ●APF的安装应根据本手册说明由合格工程师进行。本手册 未涉及的其他所有设备发货时附有其详细的机械及电气安装资料。 初检 在安装APF前，首先应进行如下检查：
1.目检APF外部和部是否存在运输损坏。如有损坏，请立即通报承运商。 2.核对产品标签，确认设备的正确性。设备侧壁贴有设备标签，标签上标明了APF型号、容量及主要参数。 选位 APF设计为室安装，应安装在清洁的环境中，并且应通风良好，以保证环境温度满足产品规格要求。 APF由部风扇提供强制风冷，冷风通过APF机柜前面的风栅进入APF部，并通过APF后部的风栅排出热风。请勿阻塞通风孔。 注：APF仅适用于安装在混凝土或其它非易燃安装表面。APF可选择机架安装方式、平面安装方式及壁挂式安装方式。 安装环境 为了延长使用寿命，APF位置的选择应保证： 1.接线方便 2.有足够的操作空间 3.通风良好，以满足散热要求 4.周围无腐蚀性气体 5.无过湿和高温源 6.非多尘环境 7.符合消防要求 APF机箱进线端有电源端子和CT输入接线端子。APF前面板设计有操作控制面板提供基本运行状态和报警信息显示。 APF机机安装方式前面提供进风口，后面提供出风口；壁挂式安装方式提供下进风口，上出风口。
有源电力滤波器的研究热点和发展
有源电力滤波器的研究热点和发展 1、引言 近年来，随着电力电子技术的广泛应用，电能得到了更加充分的利用。但电力电子装置自身所具有的非线性也使得电网的电压和电流发生畸变，这些高度非线性设备数量和额定容量的日益增大使得电力系统谐波污染问题日益严重，已成为了影响电能质量的公害，对电力系统的安全、经济运行造成极大的影响；而另一方面供电方及其电力系统设备、用户及其用电器对电能质量的要求越来越高，这一矛盾使得人们对谐波污染问题越来越重视。据《中国电力》报道，我国仅由电能质量问题造成的年电能损失就高达400多亿元，冶金、铁路、矿山等企业的谐波严重超标，因谐波问题导致的开关跳闸、大面积停电甚至电力系统解列等事故也屡见不鲜，因此对电力系统的谐波污染进行综合治理已成为摆在科技工作者面前的一个具有重要现实意义的研究课题。而有源电力滤波器 由于具有高度可控性和快速响应性，能对频率和幅值都变化的谐波进行跟踪补偿，因而受到广泛的重视，成为目前国内外供电系统谐波抑制研究的热点。 2、谐波治理的措施 目前，在电力系统中抑制或减少谐波主要从两个方面进行：第一方面是从产生谐波的谐波源装置本身入手。在这些装置设计时就考虑减小谐波的方法，增加谐波抑制环节，已减少电网的谐波注入量，在谐波源本身采取一些措施能大大减小电网谐波。但由于现代电力系统的复杂性以及电力半导体装置开关工作方式，不可能完全消除电网谐波。所以，谐波治理的第二个重要方面就是研究对系统中的谐波进行有效滤波和补偿的方法和措施。下面分别简要介绍这两方面工作的现状和发展。 2.1治理谐波源 近年来，随着几种电力电子装置的大量应用，可控和不可控整流器在电力系统中的应用越来越普遍。这类型整流器在带大电感 (rl)负载时电流近似为方波。带大电容(rc)负载时电流为尖脉冲，使电力系统中的电流严重畸变，成为目前电力系统中主要谐波源，也是目前治理的重点。针对这一类整流器减少谐波、提高功率因数的方法和措施，概括起来主要有以下几种： （1）多相整 脉宽调制pwmpulsewidthmodulation）整流技术; 2.2谐波滤波与补偿 采用主动治理谐波源的方式，可有效限制谐波的产生，但由于谐波源的多样性，要完全
有源电力滤波器设计
1 引言 近年来，公用电网受到谐波电流和谐波电压的严重污染，而电力电子装置是其主要的谐波污染源。随着电力电子装置的日益广泛应用，电网中的谐波污染也日益严重，谐波污染影响到供电质量和用户使用的安全性，因此电网谐波污染的治理越来越受到关注。 滤波器在本质上是一种频率选择电路，通常用幅频响应和相位响应来表征一个滤波电路的特性。理想滤波电路在通带内应具有零衰减的幅频响应和线性的相位响应，而在阻带内应具有无限大的幅度衰减。按照通带和阻带的相互位置不同，滤波器可分为低通、高通、带通、带阻、全通5类。有源滤波器采用有源器件需要使用电源，加上功耗较大且集成运放的带宽有限，因此目前有源滤波电路的工作频率难以做得很高，一般不能用于高频场合。但总的来讲有源滤波器在低频(低于1MHz)场合中使用有较无源滤波器更优的性能，因而目前在音频处理、工业测控等领域广泛应用。有源电力滤波器是一种用于动态抑制谐波、补偿无功功率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，有以下几点突出的优点： (1)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； (2)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； (3)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； (4)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； (5)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。 由以上可看出，它克服了传统的无源滤波器的缺点，具有良好的调节性能，因而有很大的发展前途。
APF有源电力滤波器
有源电力滤波器 有源电力滤波器（APF：Active power filter）是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置，它能够对不同大小和频率的谐波进行快速跟踪补偿，之所以称为有源，是相对于无源LC滤波器，只能被动吸收固定频率与大小的谐波而言，APF可以通过采样负载电流并进行各次谐波和无功的分离，控制并主动输出电流的大小、频率和相位，并且快速响应，抵销负载中相应电流，实现了动态跟踪补偿，而且可以既补谐波又补无功和不平衡。
1、概述 2、理论基础 3、工作原理 4、标准 5、三电平 ?技术优势 ?滤波器 ?基本应用 ?主要应用场合 ?其他 ?优势 6、性能说明 7、配件选型 1、概述 三相电路瞬时无功功率理论是APF发展的主要APF；APF有并联型和串联型两种，前者用的多；并联有源滤波器主要是治理电流谐波，串联有源滤波器主要是治理电压谐波等引起的问题。 2、理论基础 有源滤波器同无源滤波器比较，治理效果好，主要可以同时滤除多次及高次谐波，不会引起谐振，但是价位相对高！实际应用安全系数很低，国际普遍做法是以变压器升压，来保证可靠性，国家相关部
门也要求以变压器升压的形式和有源滤波器结合，治理高压谐波！ 3、工作原理 Satons有源电力滤波器通过电流互感器检测负载电流，并通过内部DSP计算，提取出负载电流中的 谐波成分，然后通过PWM信号发送给内部IGBT,控制逆变器产生一个和负载谐波电流大小相等，方向相反的谐波电流注入到电网中，达到滤波的目的。 指令电流检测电路的功能主要是从负载电流中分离出谐波电流分量和基波无功电流，然后将其反极性作用后发生补偿电流的指令信号。电流跟踪控制电路的功能是根据主电路产生的补偿电流，计算出主电路各开关器件的触发脉冲，此脉冲经驱动电路后作用于主电路。 这样电源电流中只含有基波的有功分量，从而达到消除谐波与进行无功补偿的目的。根据同样的原理，电力有源滤波器还能对不对称三相电路的负序电流分量进行补偿。 有源电力滤波器的主电路一般由PWM逆变器构成。根据逆变器直流侧储能元件的不同，可分为电压型有源滤波器(储能元件为电容)和电流型有源滤波器(储能元件为电感)。电压型有源滤波器在工作时需对直流侧电容电压控制，使直流侧电压维持不变，因而逆变器交流
有源电力滤波器的发展历史和研究现状概述
有源电力滤波器的发展历史和研究现状概述 1969 年，Bird 和Marsh 等人提出通过向电网注入三次谐波电流来减少电流中 的谐波成分，从而改善电流波形的思想，这就是有源电力滤波技术的萌芽 [11]。 1971 年，日本的H.Sasaki 和T.Machida 提出有源电力滤波器技术，首次完整地描述了有源电力滤波器的基本原理：通过产生与负载谐波和无功电流大小相 等方向相反的补偿电流，来抵消负载谐波和无功电流，从而达到净化电网的目 的。但是由于当时电力电子技术的发展水平不高，全控型器件功率小、频率 低，采用线性放大器产生补偿电流， 损耗大、成本高，因而有源电力滤波器仅局限于实验研究，未能在工业中应 用。 1976 年，L.Gyugyi 等人提出用大功率晶体管构成PWM 逆变器控制APF 来抑制谐波，引起了普遍关注，确立了有源电力滤波器的主电路的基本拓扑结构和控 制方法，从原理上阐明了有源电力滤波器是一个理想的电流发生器，并讨论了 实现方法和相应的控制原理，奠定了有源电力滤波器的基础。 80 年代以来，随着大中功率全控型半导体器件的成熟和脉宽调制(Pulse Width Modulation PWM)控制技术的进步，对有源电力滤波器的研究逐渐活跃起来。这 一时期的一个重大突破是，1983 年H.Akagi 等人提出了“三相电路瞬时无功 功率理论”[12]，以该理论为基础的谐波和无功电流检测方法在有源电力滤波 器中得到了成功的应用，极大地促进了有源电力滤波器的发展。 随着电力电子技术的发展，特别是高功率大电流的半导体器件及可关断晶闸管(GTO)的发展以及瞬时无功功率理论提出的发展，国内外对谐波问题的研究也不 断有新的进展，近年来，国际上有关有害电流检测和抑制技术的研究更是十分 活跃，每年都有量的论文发表。这一方面说明了这一研究的重要性，另一方面 也预示着这一领域的研究有望取得重大突破。 国外对有源电力滤波装置的开发研究工作始于20 世纪90 年代初期，到现在已进入实用化阶段。有源电力滤波技术作为改善供电质量的一项关键技术，其补 偿范围包括谐波、无功、畸变电压等，补偿对象有工业整流负载、电弧炉以及 电气化铁道等。在日本、美国以及德国等工业发达国家已得到了高度重视和日 益广泛的应用，APF 被公认为是今后改善电力系统电能质量的发展方向，现在 也已出现具有快速响应、稳定性高的有源滤波装置。目前，世界上APF 的主要生产厂家有日本三菱电机公司、美国西屋电气公司、德国西门子公司等。文献 显示，从1981 年以来，仅日本就有500 多台APF 投入运行，容量范围在 50kVA-60MVA；而在欧洲，投入运行的工业用并联APF 最大容量已经达到 610KVA[13]。
有源电力滤波器的应用及效果.
有源电力滤波器的应用 所在学院：信息科学与工程学院 专业班级： 学生姓名： 学生学号： 指导教师：
有源电力滤波器的应用 上学期我们学习了《电力电子技术》这门课，通过这门课的学习我了解到：以非线性负载为主产生的谐波会对电力系统形成很大的危害，而传统的电力电子装置本身就是产生谐波的主要污染源。要想抑制电力电子装置和其它谐波源造成的电力系统谐波，基本思路有两条：一是装设补偿装置，设法补偿其产生的谐波；而是对电力电子装置本身进行改进，使其不产生谐波，同时也不消耗无功功率，或者根据需要能对其功率因数进行控制，即采用高功率因数变流器。 装设LC 调谐滤波器是传统的补偿谐波的主要手段。LC 调谐滤波器虽然存在很多缺陷，但其结构简单，既可补偿谐波，又可补偿无功，一直被广泛应用与电力系统中谐波和无功功率补偿。目前的趋势是采用先进的电力电子装置进行谐波补偿，这就是有源电力滤波器（APF ）。与LC 无源滤波器相比，有源滤波器具有明显的优越性能，能对变化的谐波进行迅速的动态跟踪补偿，而且补偿特性不受电网频率和阻抗的影响。有源电力滤波器的变流电路可以分为电压型和电流型。从与补偿对象的连接方式看，有源电力滤波器又可分为并联型和串联型。电压型和并联型在实际中应用较广。 本学期做了一个谐波的产生和抑制的实验，其中谐波是由三相桥式整流电路这一非线性负载产生的，在实验中采用了两种抑制谐波的方法，一种是并联无功补偿电容器和LC 滤波器，另一种是并联一个有源电力滤波器。目标是经过这两次滤波，使谐波电流的畸变率降到5%左右。 有源电力滤波器基本原理如下图1所示。设负载电流为l i ，谐波检测器从负载电流中检测出谐波电流h i ，令指令电流*c h i i =-，补偿电流控制算法控制逆变 器产生补偿电流*c c i i =，注入母线，抵消负载电流中的谐波，达到抑制谐波电流流向电源的目的。系统由四个主要部分组成有源滤波主电路、外围驱动板、谐波检测器 、DSP 器件。
什么是有源滤波装置
什么是有源滤波装置 基本概念 顾名思义有源滤波装置需要提供电源，其应用可克服LC滤波器等传统的谐波抑制和无功补偿方法的缺点（传统的只能固定补偿），实现了动态跟踪补偿，而且可以既补谐波又补无功；三相电路瞬时无功功率理论是APF发展的主要基础理论；APF有并联型和串联型两种，前者用的多；并联有源滤波装置主要是治理电流谐波，串联有源滤波装置主要是治理电压谐波等引起的问题。有源滤波装置同有源滤波装置比较，治理效果好，主要可以同时滤除多次及高次谐波，不会引起谐振。 基本原理： 有源滤波装置，是采用现代电力电子技术和基于高速DSP器件的数字信号处理技术制成的新型电力谐波治理专用设备。它由指令电流运算电路和补偿电流发生电路两个主要部分组成。指令电流运算电路实时监视线路中的电流，并将模拟电流信号转换为数字信号，送入高速数字信号处理器（DSP）对信号进行处理，将谐波与基波分离，并以脉宽调制（PWM）信号形式向补偿电流发生电路送出驱动脉冲，驱动IGBT或IPM功率模块，生成与电网谐波电流幅值相等、极性相反的补偿电流注入电网，对谐波电流进行补偿或抵消，主动消除电力谐波。 技术优势绿色化 效率达97.2%，比效率为95%的有源滤波器年节约电能约6, 500kwh 效率更高的拓扑增强型控制算法 基于精确模型的热设计和结构优化 小型化 体积仅为同类主流品牌1/6,占用更少空间， 活适应不同的工况安装创新，壁挂式或机架式安装使用更少的原材料,保护环境 智能化 补偿指定次数谐波可调感性、容性无功补偿补偿系统不平衡负载自动检测、抑制系统谐振全功能监控系统 模块化 N+1冗余，显著提高系统可靠性流水线生产，更出色质量保证减少系统单故障点灵活并联，适应不同工况 功能特性 同时滤除2~50次谐波，或选择2~50次内任意次数谐波进行补偿响应时间小于300μs 采用3DSP+CPLD全数字控制方式和国际知名品牌高速IGBT，闭环控制，精 确滤除谐波 应用四相线技术，消除中性线电流 自动消除谐振，不受电网阻抗和系统阻抗变化影响具有补偿谐波；同时补偿谐波和无功；同时补偿谐波，无功和负载三相电流不平衡三种工作模式
有源电力滤波器与电气控制原理图
有源电力滤波器与电气控制原理图 电气原理图是根据电气动作原理绘制的，用于分析动作原理和排除故障．而不考虑电气设备的电气元器件的实际结构和安装情况。通过电路图，可详细地了解电路、设备电气控制系统的组成和工作原理，并可在测试和寻找故障时提供足够的信息，同时电气原理图也是编制接线图的重要依据。 1．电气原理图绘制 电气原理图中，一般分为主电路和控制电路两部分分别画出。主电路是设备的驱动电路，在控制电路的控制下，根据控制要求由电源向用电设备供电。主电路通常用粗实线画在图样的左侧（或上方）。在电力拖动线路中，实际上就是设备的电源、电动机及其他用电设备等。 控制和辅助电路一般用细实线画在图样的右侧（或下方）。控制电路、辅助电路要分开画。控制电路画出控制主电路工作的控制电器的动作顺序，画出用作其他控制要求的控制电器的动作顺序。控制电路由接触器和继电器的线圈以及各种电器的常开、常闭触点组合构成控制逻辑，实现需要的控制功能。辅助电路是指设备中的信号和照明部分。主电路、控制电路和其他辅助的信号照明电路，保护电路一起构成电控系统。 电气原理图中的电路可以水平布置或者垂直布置。当水平布置时，电源线垂直画，其他电路水平画，控制电路中的耗能元件画在电路的最右端。当垂直布置时，电源线水平画，其他电路垂直画，控制电路中的耗能元件画在电路的最下端。
2．元器件绘制和器件状态 电气原理图中的所有电气元器件不画出实际外形图，而采用国家标准规定的图形符号和文字符号表示。同一电器的各个部件可根据需要画在不同的地方，但必须用相同的文字符号标注。电气原理图中所有元器件的可动部分通常表示在电器非激励或不工作的状态和位置。其中，常见的元器件状态有： (1)继电器和接触器的线圈处在非激励状态。 (2)断路器和隔离开关在断开位置。 有源电力滤波器/APF的系统结构 Dow有源电力滤波器/APF的主电路功能框图如图1所示，Dow 3L结构框图如图2所示，Dow4L 结构框图如图3所示。 图1 Dow3L/4L主电路功能图
有源电力滤波器品牌排行
有源电力滤波器(APF)品牌排行 当前，市场上生产有源电力滤波器的厂家很多，各个品牌参差不齐，且国家标准未正式出台，所以只能挑选出一些市场上一些主流的APF品牌，从质量、稳定性各方面介绍一下当前市场上主流有源电力滤波器品牌的市场情况： 合资主流品牌：霍尼韦尔、GE、诺基亚、ABB、施耐德、 传统的电气行业的几大合资品牌从稳定性、可靠性来说都依然是值得可靠信赖，但是技术参数比得上国内品牌，国内品牌因为竞争的缘故一味追求性能参数，产品稳定性大打折扣，合资品牌的价格都相对较高，一般市场标价达2000~4000元/A。传统的合资品牌西门子貌似还没有APF。 国产一线品牌：南京亚派麦克斯韦电气深圳盛弘上海思源赛博电气深圳英纳仕追日电气........数百家品牌 估计国内生产APF的厂家有上百家，以上品牌都是最近2年广告比较多的品牌，推广力度比较大而已。但是参差不齐。国产品牌的通病就是质量不稳定，国产品牌没有7年以上的应用案例，价格也不一定便宜，国产品牌的价格一般是合资的50%~100%。有源电力滤波器的核心器件比如IGBT、电容器、CPU等国内电子元件技术都不稳定，所以国内生产APF 的厂家大多依靠进口国外品牌的核心元器件，然后再在国内组装，所以成本总体也不低，主要是人工成本较低。另外国产有源电力滤波器的通病就是并联技术，IGBT并联技术还不过关。但是未来的趋势肯定是核心器件国产化后，国内APF厂家的价格也许才会真正降到很低。 另外，有源电力滤波器出来10年左右，市场上有部分打着国外欧美公司品牌(如意大利、美国)的旗号，游龙混杂，有些品牌名字看着大气，实际上是国内生产的，满足国内市场扬眉崇外的心理，所以要注意辨别。
电能质量优化装置-APF有源电力滤波柜
APF有源电力滤波柜-电能质量优化装置 1、概述 有源电力滤波柜是指可以主动发出电流消除系统谐波，具有补偿部分无功和平衡三相电流，并且不与系统发生谐振，适应性强的新一代电力电子设备。 主要谐波产生源如下表： 1.1谐波的危害 1.2谐波治理依据的国家标准 GB/T14549-1993《电能质量：公用电网谐波》 GB/T15543-2008《电能质量：三相电压允许不平衡度》 GB/T12325-2008《电能质量：供电电压允许偏差》
GB/T12326-2008《电能质量：电压波动和闪变》 GB/T18481-2001《电能质量：暂时过电压和瞬态过电压》 GB/T15945-2008《电能质量：电力系统频率允许偏差》 GB7625.1-1998《低压电气电子产品发出的谐波电流限值》 GB/T15576-1995《低压无功功率静态补偿装置总技术条件》 2、有源电力滤波装置 2.1型号说明 2.2工作原理 ANAPF系列有源电力滤波装置，以并联方式接入电网，通过实时检测负载的谐波和无功分量，采用PWM 变流技术，从变流器中产生一个和当前谐波分量和无功分量对应的反向分量并实时注入电力系统，从而实现谐波治理和无功补偿。 原理如下图： 2.3主要技术特点 DSP+FPGA全数字控制方式，具有极快的响应时间； 先进的主电路拓扑和控制算法，精度更高、运行更稳定； 一机多能，既可补谐波，又可兼补无功；
模块化设计，便于生产调试； 便利的并联设计，方便扩容； 具有完善的桥臂过流、保护功能； 使用方便，易于操作和维护。 2.4技术参数 2.5有源电力滤波器的功能
2.6安装技术要求 2.6.1布置要求 ANAPF一般为标准柜式结构，安装时应避免倒置或平放，外形尺寸由所选谐波补偿电流值决定，平面布置形式一般由谐波电流补偿点位置决定。其平面布置要求如下 1）离墙安装：正常情况下建议与低压开关柜并列离墙布置，正面操作，双面维护，背面维护通道不小于800mm。 2）靠墙安装：ANAPF也可靠墙布置，正面操作，正面维护。 3）电气设计人员在考虑系统接线及平面布置时应注意将ANAPF的补偿接入点尽量靠近补偿对象，并处于采样CT的上游，或在末端预留空间供设计安装，CT采样处下游不能包含容性负荷。平面布置示意如下图：
有源电力滤波器的要求及应用
有源电力滤波器通过电流互感器检测负载电流，并通过内部DSP计算，提取出负载电流中的谐波成分，然后通过PWM信号发送给内部IGBT，控制逆变器产生一个和负载谐波电流大小相等，方向相反的谐波电流注入到电网中，达到滤波的目的。 有源电力滤波器是现代化工业的主要副产品之一，随着工业现代化程度提高，谐波的问题日益严重。这主要是现代化工业的用电方式发生了巨大的变化。传统工业的主要电力负荷是电动机和电阻加热设备，这些设备是线性负载，不会产生谐波电流。而现代化工业的主要电力负荷是电流变换器，包括变频器、中频炉、直流电机驱动器等，这些负荷都是非线性负载，工作时产生严重的谐波。 另一方面，大部分配电系统，包括变压器、开关柜、继电保护器、无功补偿柜等，都是按照线性负荷设计的。当实际负荷为非线性负荷时，对配电系统造成严重的危害，轻则导致系统过热、不稳定，重则损坏配电设备。 解决这个问题的最好方法就是在非线性设备的电源输入端安装有源电力滤波器，将非线性负荷转变为线性负荷，谐波导致的各种问题便迎刃而解。这种安装在设备的电源输入端的谐波滤波器就是设备级谐波滤波器。 有源电力滤波器的特殊要求 设备级有源电力滤波器与母线级谐波滤波器有不同的要求。设备级有源电力滤波器与所配的设备一同构成一个完整的系统，谐波滤波器的作用是保证这个系统的谐波电流发射满足特定的标准，例如，GB17625标准。因此，设备级有源电力滤波器要满足一下四个方面的要求： 1）不与系统发生不良作用：配装了谐波滤波器的设备可能在任何系统中使用，而任何情况下都不允许与系统之间发生不良的相互作用，例如与系统发生谐振，放大谐波电流。 2）不会导致超前的功率因数：设备配装了滤波器，功率因数要达到0.98以上，不允许出现过大的感性无功功率和容性无功功率； 3）滤波效果确定：滤波器与特定设备组合起来后，谐波电流发射必须是确定的，与系统的参数无关，这样才能确保设备安装了滤波器后，满足特定的要求；
有源电力滤波器装置主要应用于什么场合
有源电力滤波器装置主要应用于什么场合 安科瑞王志彬2019.03 小编给大家分享下有源电力滤波器装置主要应用场合领域： 随着国内外电力电子技术的发展，大量由电力电子开关构成的、具有非线性特性的用电设备广泛应用于冶金、钢铁、交通、化工等工业领域，如电解装置、电气机车、轧制机械、高频炉等，故国内外电网中的谐波污染状况日益严重。电网中的高次谐波会造成旋转电机和变压器过热，使电力电容器组工作不正常，甚至造成热击穿损坏；对电力系统中的发电机、调相机、继电保护自动装置和电能计量等也有很大危害，严重时会引发设备误动作，造成重大事故；谐波污染对通信、计算机系统、高精度加工机械，检测仪表等用电设备也有严重的干扰。因此，必须采取有效的措施来消除电网中的高次谐波。 在低压配电网中这些谐波污染问题显得尤为突出，严重影响到各种类大型厂矿的正常生产，如钢铁、煤矿、化工、纺织等企业，以及IT和大规模微电子集成电路企业，造成产品报废，生产线停产，生产设备的寿命骤减甚至损坏。 目前用户通常采用并联型无源滤波器来抑制谐波，但存在不少缺陷。现在的趋势是采用电力电子装置进行谐波补偿，即有源电力滤波器（APF）与前者相比apf有源滤波器能对变化的谐波进行迅速的动态跟踪补偿，而且补偿特性不受电网阻抗的影响。有源电力滤波器装置必定是消除谐波的主导产品 安科瑞ANAPF有源电力滤波器 1、概述 1.1谐波的产生 电力系统中理想的电压、电流波形都是频率为50Hz的正弦波，但是非线性电力设备（大功率可控硅、变频器、UPS、开关电源、中频炉等）的广泛应用产生了大量畸变的谐波电流，谐波电流耦合在线路上产生谐波电压。对非正弦的畸变电流作傅立叶级数分解，其中频率与工频相同的分量为基波，频率是基波频率整数倍的分量为谐波。谐波是电能质量的重要指标。 1.2谐波的危害 ●谐波使公用电网中的元件产生附加的损耗，降低了发电、输电及用电设备的效率。大量三次谐波流过中线会使线路过热，甚至引起火灾。 ●谐波会影响电气设备的正常工作，使电机产生机械振动和噪声等；使变压器局部严重过热；使电容器、电缆等设备过热、绝缘老化、寿命缩短，以致损坏。 ●引起电网谐振，使得谐波电流放大几倍甚至数十倍，会对系统，特别是对电容器和与之串联的电抗器形成很大的威胁，经常使电容器和电抗器烧毁。 ●谐波会导致继电保护，特别是微机综合保护器与自动装置误动作，造成不必要的供电中断和生产损失。谐波还会使电气测量仪表计量不准确，产生计量误差，给用电管理部门或电力用户带来经济损失。 ●临近的谐波源或较高次谐波会对通信及信息处理设备产生干扰，轻则产生噪声、降低通信质量、计算机无法正常工作，重则导致信息丢失，使工控系统崩溃。
如何正确区别无源和有源电力滤波器
如何正确区别无源和有源电力滤波器 安科瑞王志彬2019.03 有源电力滤波器装置：集成运放和R、C组成，具有不用电感、体积小、重量轻等优点。集成运放的开环电压增益和输入阻抗均很高，输出电阻小，构成有源滤波电路后还具有一定的电压放大和缓冲作用。但集成运放带宽有限，所以目前的有源滤波电路的工作频率难以做得很高。 无源电力滤波器装置：这种电路主要有无源元件R、L和C组成。 无源电力滤波器装置 该装置由电容器、电抗器，有时还包括电阻器等无源元件组成，以对某次谐波或其以上次谐波形成低阻抗通路，以达到抑制高次谐波的作用;由于SVC的调节范围要由感性区扩大到容性区，所以滤波器与动态控制的电抗器一起并联，这样既满足无功补偿、改善功率因数，又能消除高次谐波的影响。 有源电力滤波器装置 虽然无源滤波器具有投资少、效率高、结构简单及维护方便等优点，在现阶段广泛用于配电网中，但由于滤波器特性受系统参数影响大，只能消除特定的几次谐波，而对某些次谐波会产生放大作用，甚至谐振现象等因素，随着电力电子技术的发展，人们将滤波研究方向逐步转向有源电力滤波器(Active PowerFliter，缩写为APF)。 APF即利用可控的功率半导体器件向电网注入与谐波源电流幅值相等、相位相反的电流，使电源的总谐波电流为零，达到实时补偿谐波电流的目的。它与无源滤波器相比，有以下三个特点： a.不仅能补偿各次谐波，还可抑制闪变，补偿无功，有一机多能的特点，在性价比上较为合理; b.有源电力滤波器特性不受系统阻抗等的影响，可消除与系统阻抗发生谐振的危险; c.具有自适应功能，可自动跟踪补偿变化着的谐波，即具有高度可控性和快速响应性等特点。 国际上广泛使用的滤波器种类有：各阶次单调谐滤波器、双调谐滤波器、二阶宽颇带与三阶宽频带高通滤波器等。 (1)高通(宽频带)滤波器，一般用于某次及以上次的谐波抑制。当在电弧炉等非线性负荷系统中采用时，对5次以上起滤波作用时，通过参数调整，可形成该滤波器回路对5次及以上次谐波的低阻抗通路。 (2)单调谐滤波器：一阶单调谐滤波器的优点是滤波效果好，结构简单;缺点是电能损耗比较大，但随着品质因数的提高而减少，同时又随谐波次数的减少而增加，而电炉正好是低次谐波，主要是2～7次，因此，基波损耗较大。二阶单调谐滤波器当品质因数在50以下时，基波损耗可减少20～50%，属节能型，滤波效果等效。三阶单调谐滤波器是损耗最小的滤波器，但组成复杂些，投资也高些，用于电弧炉系统中，2次滤波器选用三阶滤波器为好，其它次选用二阶单调谐滤波器。 安科瑞ANAPF有源电力滤波器 1、概述 1.1谐波的产生 电力系统中理想的电压、电流波形都是频率为50Hz的正弦波，但是非线性电力设备（大功率可控硅、变频器、UPS、开关电源、中频炉等）的广泛应用产生了大量畸变的谐波电流，谐波电流耦合在线路上产生谐波电压。对非正弦的畸变电流作傅立叶级数分解，其中频率与工频相同的分量为基波，频率是基波频率整数倍的分量为谐波。谐波是电能质量的重要指标。 1.2谐波的危害
有源滤波装置企业标准
XXXX公司电力有源滤波装置企业标准 QB/HDRN 11067-2015 前言 本标准由xxxx公司严格按照JB11067-2011T 低压有源电力滤波装置 标准编写的，本标准规定了xxxx公司低压有源滤波器研发、试验、生产各环节的参照标准。 本标准起草人：xxx、xxx 整理：xxx 本标准归口：xxxxxxxx 1范围 本标准规定了有源电力滤波装置（以下称滤波装置）的术语和定义、技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输、贮存等要求。 本标准适用于50 Hz、额定工作电压不超过1 000 v的低压配电系统，采用三相三线电压源型逆变器结构的并联型滤波装置。 2规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注明日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注明日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 JB11067-2011T 低压有源电力滤波装置 GB/T 2900.1-2008 电工术语基本术语 GB/T 2900.33-2004 电工术语电力电子技术(IEC 60050-551:1998，IDT; IEC 60050-551-20:2001. IDT) GB/T 3859.1-1993半导体交流器基本要求的规定(eqv IEC 60146-1-1:1991) GB 4208外壳防护等级（IP代码）(GB/T 4208-2008,IEC 60529:2001，IDT) GB/T 4365-2003 电工术语电磁兼客 GB/T 13384-2008 机电产品包装通用技术条件 GB/T 14549-1993 电能质量公用电网谐波 GB/T 14715-1993 信息技术设备用不间断电源通用技术条件 GB/T - 17626.2-2006 电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验(IEC 61000-4-2:2001．IDT) GB/T 17626.4-2008 电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验（IEC 61000-4-4:2005, IDT) GB/T 17626,5-2008 电磁兼容试验和测量技术浪涌（冲击）抗扰度试验（IEC 61000-4-5:2005．IDT) GB/T 17626.12-1998 电磁兼容试验和测量技术振荡波抗扰度试验(idt IEC 61000-4-12:1995) GB 17799.4-2001 工业环境中的发射标准（idt IEC 61000-6-4:1997） JB/T 8636-1997 电力交流变压器 3术语和定义 GB/T 2900.1、GB/T 2900.33、GB/T 4365中确立的以及下列术语和定义适用于本标准。
有源滤波器的概念原理与设计说明
一、基本概念： 有源电力滤波器（APF）是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置，它能够对大小和频率都变化的谐波以及变化的无功进行补偿，之所以称为有源， 顾名思义该装置需要提供电源，其应用可克服LC滤波器等传统的谐波抑制和无功补偿方法的缺点（传统的只能固定补偿），实现了动态跟踪补偿，而且可以既补谐波又补无功；三相电路瞬时无功功率理论是APF发展的主要基础理论；APF有并联型和串联型两种，前者用的多；并联有源滤波器主要是治理电流谐波，串联有源滤波器主要是治理电压谐波等引起的问题。有源滤波器同无源滤波器比较，治理效果好，主要可以同时滤除多次及高次谐波，不会引起谐振，但是价位相对高！ 二、基本原理： 有源电力滤波器，是采用现代电力电子技术和基于高速DSP器件的数字信号处理技术制成的新型电力谐波治理专用设备。它由指令电流运算电路和补偿电流发生电路两个主要部分组成。指令电流运算电路实时监视线路中的电流，并将模拟电流信号转换为数字信号`，送入高速数字信号处理器（DSP）对信号进行处理，将谐波与基波分离，并以脉宽调制（PWM）信号形式向补偿电流发生电路送出驱动脉冲，驱动IGBT或IPM功率模块，生成与电网谐波电流幅值相等、极性相反的补偿电流注入电网，对谐波电流进行补偿或抵消，主动消除电力谐波。 三、基本应用： 谐波主要危害： ? 增加电力设施负荷，降低系统功率因数，降低发电、输电及用电设备的有效容量和效率，造成设备浪费、线路浪费和电能损失； ? 引起无功补偿电容器谐振和谐波电流放大，导致电容器组因过电流或过电压而损坏或无法投入运行； ? 产生脉动转矩致使电动机振动，影响产品质量和电机寿命； ? 由于涡流和集肤效应，使电机、变压器、输电线路等产生附加功率损耗而过热，浪费电能并加速绝缘老化； ? 谐波电压以正比于其峰值电压的形式增强了绝缘介质的电场强度，降低设备使用寿命； ? 零序（3的倍数次）谐波电流会导致三相四线系统的中线过载，并在三角形接法的变压器绕组内产生环流，使绕组电流超过额定值，严重时甚至引发事故。 ? 谐波会改变保护继电器的动作特性，引起继电保护设施的误动作，造成继电保护等自动装置工作紊乱；
有源电力滤波器的基本原理和分类
有源电力滤波器的基本原理和分类 1．有源电力滤波器的基本原理 有源电力滤波器系统主要由两大部分组成，即指令电流检测电路和补偿电流发生电路。 图1 有源滤波器示意图 指令电流检测电路的功能主要是从负载电流中分离出谐波电流分量和基波无功电流，然后将其反极性作用后发生补偿电流的指令信号。电流跟踪控制电路的功能是根据主电路产生的补偿电流，计算出主电路各开关器件的触发脉冲，此脉冲经驱动电路后作用于主电路。这样电源电流中只含有基波的有功分量，从而达到消除谐波与进行无功补偿的目的。根据同样的原理，电力有源滤波器还能对不对称三相电路的负序电流分量进行补偿。 有源电力滤波器的主电路一般由PWM逆变器构成。根据逆变器直流侧储能元件的不同，可分为电压型有源滤波器(储能元件为电容)和电流型有源滤波器(储能元件为电感)。电压型有源滤波器在工作时需对直流侧电容电压控制，使直流侧电压维持不变，因而逆变器交流侧输出为PWM电压波。而电流型有源滤波器在工作时需对直流侧电感电流进行控制，使直流侧电流维持不变，因而逆变器交流侧输出为PWM电流波。电压型有源滤波器的优点是损耗较少，效率高，是目前国外绝大多数有源滤波器采用的主电路结构。电流型有源滤波器由于电流侧电感上始终有电流流过，该电流在电感阻上将产生较大损耗，所以目前较少采用。 图2 电压型有源滤波器
图3 电流型有源滤波器 2．有源电力滤波器的分类 按电路拓朴结构分类，电力有源滤波器可分为并联型、串联型、串－并联型和混合型。 图4 并联型有源滤波器 图4所示为并联型有源滤波器的基本结构。它主要适用于电流源型非线性负载的谐波电流抵消、无功补偿以及平衡三相系统中的不平衡电流等。目前并联型有源滤波器在技术上已较成熟，它也是当前应用最为广泛的一种有源滤波器拓补结构。 图5 串联型有源滤波器 图5所示为串联型有源滤波器的基本结构。它通过一个匹配变压器将有源滤波器串联于电源和负载之间，以消除电压谐波，平衡或调整负载的端电压。与并联型有源滤波器相比，串联型有源滤波器损耗较大，且各种保护电路也较复杂，因此，很少研究单独使用的串联型有源滤波器，而大多数将它作为混合型有源滤波器的一部分予以研究。 图6 混合型有源滤波器 图6所示为混合型有源滤波器的基本结构。它是在串联型有源滤波器的基础上使用一些
有源电力滤波器
顾名思义该装置需要提供电源，其应用可克服LC滤波器等传统的谐波抑制和无功补偿方法的缺点（传统的只能固定补偿），实现了动态跟踪补偿，而且可以既补谐波又补无功；三相电路瞬时无功功率理论是APF发展的主要基础理论；APF有并联型和串联型两种，前者用的多；并联有源滤波器主要是治理电流谐波，串联有源滤波器主要是治理电压谐波等引起的问题。有源滤波器同无源滤波器比较，治理效果好，主要可以同时滤除多次及高次谐波，不会引起谐振，但是价位相对高！ 二、基本原理： 有源电力滤波器，是采用现代电力电子技术和基于高速DSP器件的数字信号处理技术制成的新型电力谐波治理专用设备。它由指令电流运算电路和补偿电流发生电路两个主要部分组成。指令电流运算电路实时监视线路中的电流，并将模拟电流信号转换为数字信号，送入高速数字信号处理器（DSP）对信号进行处理，将谐波与基波分离，并以脉宽调制（PWM）信号形式向补偿电流发生电路送出驱动脉冲，驱动IGBT或IPM功率模块，生成与电网谐波电流幅值相等、极性相反的补偿电流注入电网，对谐波电流进行补偿或抵消，主动消除电力谐波。 三、基本应用： 谐波主要危害： ? 增加电力设施负荷，降低系统功率因数，降低发电、输电及用电设备的有效容量和效率，造成设备浪费、线路浪费和电能损失； ?引起无功补偿电容器谐振和谐波电流放大，导致电容器组因过电流或过电压而损坏或无法投入运行； ? 产生脉动转矩致使电动机振动，影响产品质量和电机寿命； ? 由于涡流和集肤效应，使电机、变压器、输电线路等产生附加功率损耗而过热，浪费电能并加速绝缘老化； ? 谐波电压以正比于其峰值电压的形式增强了绝缘介质的电场强度，降低设备使用寿命； ? 零序（3的倍数次）谐波电流会导致三相四线系统的中线过载，并在三角形接法的变压器绕组内产生环流，使绕组电流超过额定值，严重时甚至引发事故。 ? 谐波会改变保护继电器的动作特性，引起继电保护设施的误动作，造成继电保护等自动装置工作紊乱；
有源电力滤波器的研究综述
想要使项目建设成本控制达到真正的有效控制，就必须严格按照一定的经济责任制要求，贯彻实施责任和权利相匹配的原则类型，只有这样在项目建设过程中完全有效的确定各成本发生中心体系，它们都是有效控制成本的载体。 （四）营房建设项目管理成本控制的方法 随着实践和科学研究的不断进行，到现在为止工程建设项目用来成本控制的基本方法和理论依据不断的增加，但是这些方法适合于不同的情况或者说是背景类型，在不同的建设背景下实施不同的控制方法将会产生不同的效果类型。营房建设项目成本控制的基本方法类型包括以下几种： 1.制度控制 制度控制是从最基本的施工单位角度对项目成本实施过程中的总体进行宏观有效的控制。它规定和约定了项目建设成本控制的有效方法和内容，用来解决项目施工建设过程中和成本控制管理中出现的可以有章可循、有例可根的重要问题的解决方法。 2.额度控制 为了控制建设项目最终成本的核算结果，建设或者承包单位必须及时获取或者调查完整的市场材料等价格信息资料。这些最基本的市场资料类型，对比以往历史资料按照一定比例予以控制和计算，由此用于确定建筑安装工程过程中材料基础定额。 3.合同控制 为了有效的控制建设过程中的成本，除采取上述的办法用来控制成本外，还经常采取与以上方法相配套的合同控制的办法。用合同来控制建设成本是指建设企业实施成本建设控制的重要方向之一。合同管理与其他控制办法的最主要不同之处就在于前面的控制方法大多属于行政控制。然而项目建设合同控制管理是指建设合作双方在合同自愿协商、自愿负责控制的基础上，产生的按照法律程式和方法具有约束力的有效控制办法。 作者简介：毕胜，1979年生，工作于中国人民解放军65139部队，现在长春工业大学攻读硕士研究生，项目管理专业。 摘要：随着电力电子技术的发展，电力电子装置在电力系统中的应用越来越广泛，应运而生的非线性和冲击性负载产生的谐波及无功电流对公共电网的污染也日渐严重。在解决谐波问题的众多方法中，有源电力滤波器(APF)是一种相当具有发展前景的谐波抑制装置。在国外，有远点滤波器早已进入了工业实用化阶段；而在国内，由于起步较晚，虽然在理论上已相当成熟，但在工业上却还没有得到广泛的应用。 关键词：有源电力滤波器串联混合型有源电力滤波器并联混合型有源电力滤波器 一、有源电力滤波器的发展历史及分类 有源电力滤波器最早被提出是在B．M．Bird和J．F．Marsh发表的论文（1969年）中，该论文所描述的方法是将三次谐波电流通入交流电网来减少电源中电流的谐波成分，从而改善电源电流波形。 在此之后，L．Gyugyi等人提出了用PWM变换器构成有源电力滤波器的方法，从而确立了有源电力滤波器的概念包括主电路的拓扑结构和控制方法。但由于技术水平还不高，有源电力滤波器仍然只能处于实验研究阶段。 80年代后，电力电子技术和PWM控制技术得到了长足的发展，在此基础上“三相电路瞬时无功功率理论”也被日本学者赤木泰文等人提出，其衍生出来的无功电流检测方法也成功的在有源电力滤波中得到了应用，直到现在该理论任然是有源电力滤波器研究的主要理论。 20世纪90年代末国外学者在此基础上进一步提出了一种新型的有源电力滤波器—— —统一电能质量调节器(UPQC)，这种APF同时具有串、并联APF的功能而且具有较高的性价比，虽然目前任然处于试验阶段，但是这也将成为以后有源电力滤波器的一个重要研究方向。 有源电力滤波器从最早的单独使用的并联型，经过多年发展后，分化为现在的串联混合型和并联混合型。为适应对不同电网的补偿，进一步提出了串联型有源电力滤波器等。其本质是根据有源电力滤波器接入电网的方式的不同，将其分为并联型和串联型两大类。 二、有源电力滤波器的国内外研究现状 目前对有源电力滤波器的研究较为成熟的国家主要是日本及一些欧美国家，然而日本学者对拓扑结构的研究更为深入。 有源电力滤波器的主要生产厂商有三菱公司、西屋电气公司、西门子公司、ABB公司等，对有源滤波器的研究也领先于其他生产公司。其中一些产品已经相当成熟，已进入了实用化生产阶段。据日本电气学会对有源电力滤波器在日本应用情况的调查显示，在工业应用中，有源电力滤波器主要用于补偿谐波，占71.7％。而我国对于谐波问题的研究远远落后于其他国家，直到80年代末才有这方面的文章出现，直到现在国内对有源电力滤波器的研究任然处于理论及实验室阶段，虽然近几年有越来越多的单位在进行有源电力滤波器的研究，但研究方向却集中在并联型和混合型上，其中并联混合型有源电力滤波器的研究最成熟。其中包括了功率理论的定义，谐波的检测方法、有源电力滤波器的稳态和动态特性分析等。进几年来国内对谐波问题重视越来越高，利用有源电力滤波器对电能质量的改进潜藏着巨大的市场应用价值，有源电力滤波器在补偿滤波、不平衡电流、中线电流和无功功率等方面必将得到更为广泛的应用。 三、有源电力滤波器的发展方向 有源电力滤波器的主要使用方法是通过对PWM调制来提高开关器件的效率，通常采用IGBT及PWM技术进行谐波补偿和GTO和多重化技术来对谐波进行补偿。 从经济上考虑，大功率滤波装置可采用有源电力滤波器与LC无源滤波的并联使用来减小有源电力滤波器的容量，从而降低成本、提高效率。目前的主要应用趋势是将一种名为“统一电能质量调节器"的有源电力滤波器安装在供电系统的供电侧。 随着高速数字信号处理器(DSP)的出现，使有源电力滤波器的数字化控制也成为一种发展趋势，采数字方法可对谐波和无功电流进行实时计算，而且通过DSP还可以实现数字控制方，可将开关控制信号直接通过I／O接口和PWM接口发出，解决了模拟方法所不能解决的不少问题，同时使系统的抗干扰能力也得到了极大的提高。 在未来的研究中，我们可以从有源滤波器的拓扑结构，补偿性能，控制系统结构和降低成本等几个方面对有源滤波器进行更深一步的研究。 四、评述总结： 为了适应快速增长的电力需求，我国电力系统目前正沿着高电压、大容量、远距离的方向发展。随着电网的迸一步扩大，电力系统的结构日益复杂，需要补偿的谐波和无功容量急剧增加，电力系统对有源电力滤波器装置的容量、性能的要求也越来越高。因此，如何利用有源电力滤波器解决复杂电力系统和复杂负载中的谐波和无功抑制问题，以及如何提高有源电力滤波器的容量和滤波性能是目前有源电力滤波器需要解决的问题。现如今，对并联混合型有源电力滤波器的研究已相当的成熟，并在国外已得到了广泛的应用，在理论上的进一步研究也受到生产能力的限制。再之，其本身存在不能抑制谐振的缺陷，并联混合型有源电力滤波器的进一步研究的空间已经相当的小了。然而串联混合有源电力滤波器就很好的弥补了这一缺陷，并且其研究起步晚，理论也相当的不成熟，其研究的空间还相当的大。 参考文献： [1]周国梁，石新春．经济型有源电力滤波器的分析[J]．电力科学与工程, 2004，6(3)：34-36． [2]颜晓庆,王兆安．电力有源滤波器及其新发展[J]．电工技术杂志，1998，7：3-5． [3]罗安，付青等．变电站谐波抑制与无功补偿的大功率混合型电力滤波器[J]．中国电机工程学报，2004，24(9)：l16-123． [4]薛文平，刘国海。基于同步参考坐标变换的改进型谐波检测法[J]．电力电子技术，2006,40(1)：47-49． [5]周柯，罗安等．一种大功率混合注入式有源电力滤波器的工程应用[J].中国电机工程学报，2007，27(22)：80-86． 有源电力滤波器的研究综述 王文凯肖亚李茂罗欣沂杨凡弟谢延义 重庆邮电大学自动化学院 上接第265页 257