什么是有源滤波装置

什么是有源滤波装置
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

电子式过负荷保护

逆变器控制具备了机器快速的FPGA,功率数字信号处理功能

模块化设计,易于扩展多机并联集中监控功能远程网络监控功能

维护方便,在符合要求的工作环境下工作,非机器故障无需维护

产品设计及生产遵循的国内,国际标准

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/T15576-2008 《低压成套无功功率补偿装置》

GB7625.11998 《低压电气电子产品发出的谐波电流限值》

GB 4208-2008《外壳防护等级(IP代码)》

极宽电压输入范围

额定工作电压为380V,可承受-40%~+20%的电压波动,频率为50/60Hz, 可承受+/-5%的频率波动,适应各种不同工况的电能质量环境。同时,如果电压波动超过上下限,机器自动闭锁输出,并发出告警。

自动限流

自动限定在额定容量范围内100%输出,如果负载侧谐波电流大于机器额定容量,机器会在额定容量内继续输出电流补偿谐波,不会发生过载导致自身超载或退出运行。

负载短路保护

可承受负载瞬间短路的冲击,在短路消除后重新启动。

并联独立控制

并联接入电网,不会因机器故障导致电网发生断电事故。多台YW-APF有源电力滤波器并联系统,如果一台因故障退出运行,剩余的机器仍能正常工作实现滤波功能。

三相电流独立控制

各相电流独立控制,单相注入电流,不受系统三相电流不平衡影响,中性线滤波能力为相线的三倍。

IP防护等级及防雷保护

IP保护等级为IP20;防雷保护能力为20kA。

监控系统

系统具备快速、完全的故障自检功能,包括市电欠压或过压、母线过压或过流、风扇故障、功率器件过温、输入保险丝熔断等各种故障自检,所有故障均通过LCD显示屏及LED运行状态灯发出告警信号,同时机器自动采取相对应的操作保护系统。监控系统在供电或断电情况下可保存500条故障记录,便于分析原因及排除故障。

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;

· 谐波变改变了电压或电流的变化率和峰值,延缓电弧熄灭,影响断路器的分断容量;

· 使计量仪表特别是感应式电能表产生计量误差;

· 干扰邻近的电力电子设备、工业控制设备和通讯设备,影响设备的正常运行。

谐波治理经济效益

节能5%~8%

某IDC机房7台400KVA UPS不间断电源,08年电费支出约1500万元,治理谐波后年节约电费110万元,节能效果7.3%

降容减少变压器、断路器、电缆投资

某工厂安装国电中自有源滤波器,退还一台变压器给供电局,节省100多万投资保护设备、减少设备投资河南某纸厂变频器产生的谐波每月烧毁两台风机,每月损失3万元

提高生产率和保持连续供电

大庆腈纶厂治理谐波后日产量从197吨提高到210吨四、有源滤波的优点和缺点:

优点:可动态滤除各次谐波,对系统内的谐波能够完全吸收;不会产生谐振。

缺点:造价太高;受硬件限制,在大容量场合无法使用:有源滤波容量单套不超过100KVA,目前最高适用电网电压不超过690V.

五、应用场合

有源电力滤波器可广泛应用于工业、商业和机关团体的配电网中,如:电力系统、电解电镀企业、水处理设备、石化企业、大型商场及办公大楼、精密电子企业、机场/港口的供电系统、医疗机构等。根据应用对象不同,HTAPF-I型有源电力滤波器的应用将起到保障供电可靠性、降低干扰、提高产品质量、增长设备寿命减少设备损坏等作用。

■通信行业

为了满足大规模数据中心机房的运行需要,通信配电系统中的UPS使用容量在大幅上升。据调查,通信低压配电系统主要的谐波源设备为UPS、开关电源、变频空调等。其产生的谐波含量都较高,且这些谐波源设备的位移功率因数极高。通过使用有源滤波器可以提高通信系统及配电系统的稳定性,延长通信设备及电力设备的使用寿命,并且使配电系统更符合谐波环境的设计规范。

■半导体行业

大多数半导体行业的3次谐波非常严重,主要是由于企业中使用了大量的单相整流设备。3次谐波属于零序谐波,具备在中性线汇集的特点,导致中性线压力过大,甚至出现打火现象,存在着极大的生产安全隐患。谐波还会造成断路器跳闸,耽误生产时间。3次谐波在变压器内形成环流,加速了变压器的老化。严重的谐波污染必然对配电系统中的设备使用效率和寿命造成影响。

■石化行业

由于生产的需要,石化行业中存在着大量泵类负载,并且不少泵类负载都配有变频器。变频器的大量应用使石化行业配电系统中的谐波含量大大增加。目前绝大部分变频器整流环节都是应用6脉冲将交流转化为直流,因此产生的谐波以5次、7次、11次为主。其主要危害表现为对电力设备的危害及在计量方面的偏差。使用有源滤波器可以很好地解决这方面的问题。

■化纤行业

为大幅提高熔化率、提高玻璃的熔化质量,以及延长炉龄、节省能源,在化纤行业常用到电助熔加热设备,借助电极把电直接送入燃料加热的玻璃池窑中。这些设备会产生大量的谐波,且三相谐波的频谱和幅值差别比较大。

■钢铁/中频加热行业

钢铁业中常用到的中频炉、轧机、电弧炉等设备都会对电网的电能质量产生重大的影响,使电容补偿柜过载保护动作频繁、变压器和供电线路发热严重、熔断器频繁熔断等,甚至引起电压跌落、闪变。

■汽车制造业

焊机是汽车制造业中不可少的设备,由于焊机具有随机性、快速性及冲击性的特点,使大量使用焊机造成严重的电能质量问题,造成焊接质量不稳、自动化程度高的机器人由于电压不稳而不能工作,无功补偿系统无法正常使用等情况。

■直流电机谐波治理

大型直流电机场所都需要先通过整流设备将交流电转换为直流电,由于此类工程的负载容量都较大,因此在交流侧存在严重的谐波污染,造成电压畸变,严重时会引起事故。

■自动化生产线和精密设备的使用

在自动化生产线和精密设备场合,谐波会影响到其正常使用,使智能控制系统、PLC系统等出现故障。

■医院系统

医院对供电的连续性和可靠性有非常严格的要求,0类场所自动恢复供电时间T≤15S,1类场所自动恢复供电时间0.5S≤T≤15S, 2类场所自动恢复供电时间T≤0.5S,电压总谐波畸变率THDu≤3%,X光机、CT机、核磁共振都是谐波含量极高的负载。

■剧场/体育馆

可控硅调光系统、大型LED设备等都是谐波源,在运行过程中会产生大量的三次谐波,不但造成配电系统的电力设备效率低下,而且还会造成灯光频闪,对通信、有线电视等微弱电回路产生杂音,甚至产生故障。

六、主要发展状况:

由于有源滤波存在的不足和缺陷,目前国内市场上主要以无源滤波为主;国际上以ABB、ABLEREX(爱普瑞斯)、诺基亚、施耐德(梅兰日兰)、西门子为代表,国内以山大华天,哈工大、西安赛博、安徽佑赛、南京亚派为代表,另外清华大学电机系研制的CleanPower系列有源电力滤波器在自适应能力,稳定性以及对各种延时的最优补偿方面有了长足的进展,成为了最先进的产品之一。随着电力电子技术的进步,有源电力滤波器以其巨大的技术优势、强大功能、逐渐下降的价格,必将最终取代传统的电容型无功补偿装置,占据市场主流。

RC 有源滤波器

实验19RC 有源滤波器 一、实验目的 1.深刻理解RC 有源滤波器的工作原理。 2.掌握有源滤波器的测量和调试技术。 二、实验原理 滤波器是一种能使有用频率的信号通过而同时能对无用频率的信号进行抑制或衰减的电子装置。在工程上,滤波器常被用在信号的处理、数据的传送和干扰的抑制等方面。滤波器按照组成的元件,可分为有源滤波器和无源滤波器两大类。凡是只由电阻、电容、电感等无源元件组成的滤波器称为无源滤波器。凡是由放大器等有源元件和无源元件组成的滤波器称为有源滤波器。由运算放大器和电阻、电容(不含电感)组成的滤波器称为RC 有源滤波器。本实验只研究RC 无源滤波器和RC 有源滤波器的特性以及它们之间的关系。 RC 有源滤波器按照它所实现的传递函数的次数分,可分为一阶、二阶和高阶RC 有源滤波器。从电路结构上看,一阶RC 有源滤波器含有一个电阻和一个电容。二阶RC 有源滤波器含有二个电阻和二个电容。一般的高阶RC 有源滤波器可以由一阶和二阶的滤波器通过级联来实现。所以本实验只研究一阶和二阶滤波器。重点研究二阶RC 有源滤波器。 滤波器按照所允许通过的信号的频率范围可分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器等。其中,低通滤波器只允许低于某一频率的信号通过,而不允许高于该频率的信号通过。高通滤波器只允许高于某一频率的信号通过而不允许低于该频率的信号通过。带通滤波器只允许某一频率范围内的信号通过而不允许该频率范围以外的信号通过。带阻滤波器不允许(阻止)某一频率范围(频带)内的信号通过而只允许该频率范围以外的信号通过。本实验重点研究RC 有源低通滤波器和带通滤波器。 1.一阶低通滤波器 图1.19.1(a )中虚线框内的电路是一个RC 组成的一阶低通滤波器。 它的传递函数为 其中,ω0=1/RC。 为了提高增益并提高带负载能力,可以将上述滤波电路接到由运算放大器组成的放大电路中, 图1.19.1一阶RC 低通滤波器及其幅频特性 (1.19.1)

有源带通滤波器设计报告

有源带通滤波器设计报告 学生姓名崔新科 同组者王霞吴红娟 指导老师王全州

摘要 该设计利用模拟电路的相关知识,设定上线和下限频率,采用开环增益80dB 以上的集成运算放大器,设计符合要求的带通滤波器。再利用Multisim 仿真出滤波电路的波形和测量幅频特性。通过仿真和成品调试表明设计的有源滤波器可以基本达到所要求的指标。其主要设计内容: 1.确定有源滤波器的上、下限频率; 2.设计符合条件的有源带通滤波器;- 3.测量设计的有源滤波器的幅频特性; 4.制作与调试; 5. 总结遇到的问题和解决的方法。 关键词:四阶电路有源带通滤波器极点频率 The use of analog circuit design knowledge, on-line and set the lower limit frequency, the use of open-loop gain of 80dB or more integrated operational amplifier designed to meet the requirements of the bandpass filter. Re-use Multisim circuit simulation waveform and filter out the measurement of amplitude-frequency characteristics. Finished debugging the simulation and design of active filters that can basically meet the required targets. The main design elements: 1. Determine the active filter, the lower limit frequency; 2. Designed to meet the requirements of the active band-pass filter; - 3. Designed to measure the amplitude-frequency characteristics of active filters; 4. Production and commissioning; 5 summarizes the problems and solutions. Keywords: fourth-order active band-pass filter circuit pole frequency

有源滤波器技术经验规格手册标手册

低压有源滤波装置技术要求1.概述 1.1 设备名称:低压有源滤波装置 1.2 数量: 1.3 1.4 1.5 2. 2.1 GB14048.3-93 《低压开关设备和控制设备低压开关、隔离器、隔离开关及熔 断器组合电器》 GB/T3859.1-93 《半导体变流器基本要求的规定》 GB3983.1-89 《低电压并联电容器》 JB7113-1993 《低电压并联电容器装置》 GB50052-95 《供配电系统设计规范》 GB50054-95 《低压配电设计规范》

JGJ/T16-92 《民用建筑电气设计规范》 DGJ08-100-2003 《低压用户电气装置规程》 IEC 61642 《受谐波影响的工业交流电网、过滤器和并联电容器的应用》 IEC 61000-2-4 《电磁兼容(EMC).第2部分:环境—第4分部分:工厂低频传导 骚扰兼容水平》 IEC 61000-4-7 《电磁兼容(EMC)—第4部分:试验和测量技术—第7分部分:供 电系统及所连设备谐波和谐间波和测量和测量仪器导则》 GB/T12325-2003 《电能质量供电电压允许偏差》 2.2 2.2.1 *2.2.2 *2.2.3 证书。 *2.2.4 2.2.5 1) 有源滤波器 2)有源滤波模块要求功率器件采用IGBT,其开关频率为20KHz实现动态补偿,其逆变系统,高可靠性,控制简单,技术达到国际先进水平 3)核心控制器件采用国际大品牌器件,如 PWM变流器、电解电容(直流电容)、滤波电容和软磁电抗器、控制器、IGBT、互感器等 4)有源滤波器模块要求能快速动态治理谐波,改善电能质量,300us内响应负载变化,全部响应时间小于20ms。 5)MTBF(平均无故障时间)≥10万小时;

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。

有源滤波器设计报告书

广东工业大学课程设计任务书 题目名称有源滤波器设计 学院 专业班级 姓名 学号

摘要 滤波器(filter)是一种用来消除干扰杂讯的器件,将输入或输出经过过滤而得到的纯净的直流电。对特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除的电路,就是滤波器,其功能就是得到一个特定频率或消除一个特定频率。带通滤波器(band-pass filter)是指能通过某一频率范围内的频率分量,能将其他范围分量衰减的设备。一个理想滤波器应该有一个完全平坦的通带,例如在通带内没有增益或者衰减,并且在通带之外所有频率都被完全衰减掉。另外,通带外的转换在技校的频率范围完成。实际上,并不存在理想的带通滤波器,因为并不能将期望频率范围外的所有频率完全衰减掉,尤其是在索要

的通带外还有一个被衰减但是没有被隔离的范围,这通常被称为滤波器的滚降现象,使用每十倍频的衰减幅度dB来表示。通常,滤波器的设计尽量保证滚降范围越窄越好,这样滤波器的性能就与设计更加接近。然而随着滚降范围越来越小,通常就变得不再平坦-开始出现“波纹”。这种现象在通带的边缘处尤其明显,这种效应被称为吉布斯现象。 带通滤波器能够广泛应用在电子学和信号处理领域,本文重点介绍了带通滤波器的工作原理以及设计方法,介绍了带通滤波器的工作原理并设计了一个带通滤波电路,并给出了系统的电路设计方法和主要模块的原理分析。由实验结果可知,该滤波器具有良好的滤波效果,并能稳定运行。 关键词:带通滤波器 multisim 设计 目录 前言 (4) 第一章二阶带通滤波器设计的内容和要求 (5) 第二章电路设计 (6) 一、正弦波产生电路设计 (6)

有源和无源滤波器的区别

无源滤波器:这种电路主要有无源元件R、L和C组成。 有源滤波器: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。 无源滤波装置 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。 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)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。 2)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。 有源滤波器 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.滤波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

有源滤波器技术协议书范本

4、有源滤波装置 4.1 采用的标准规范 设备的制造、试验和验收除了满足本用户需求书的要求外,还应符合如下标准规范: 《地铁设计规范》GB50157-2003 《城市轨道交通技术规范》GB50490-2009 《低压成套开关设备和控制设备》GB7251.1-2005 《低压开关设备和控制设备第1部分:总则》GB/T14048.1-2006 《低压系统内设备的绝缘配合第一部分:原理、要求和试验》GB/T16935.1-2008 《低压开关设备和控制设备第3部分:开关、隔离器、隔离开关以及熔断器组合电器》GB14048.3-2008 《半导体变流器基本要求的规定》GB/T3859.1-93 《半导体变流器》 GB 17950-2000 《半导体变流器》 IEC60146 《标称电压1kV及以下交流电力系统用非自愈式并联电容器第1部分:总则—性能、试验和定额—安全要求安装和运行导则》GB/T 17886.1-1999 《电力电容器低压功率因数补偿装置》GB/T 22582-2008 《供配电系统设计规范》GB50052-2009 《低压配电设计规范》GB50054-95 《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008

《低压用户电气装置规程》DGJ08-100-2003 《受谐波影响的工业交流电网、过滤器和并联电容器的应用》IEC 61642 《电磁兼容(EMC).第2部分:环境—第4分部分:工厂低频传导骚扰兼容水平》IEC 61000-2-4 《电磁兼容(EMC)—第4部分:试验和测量技术—第7分部分:供电系统及所连设备谐波和谐间波和测量和测量仪器导则》IEC 61000-4-7 《电能质量供电电压偏差》GB/T12325-2008 《电能质量电压波动和闪变》GB/T12326-2008 《电能质量公用电网谐波》GB/T14549-93 《电能质量三相电压不平衡》GB/T15543-2008 《电能质量电力系统频率偏差》GB/T15945-2008 《电磁兼容限值谐波电流发射限值(设备每相输入电流≤16A)》GB/17625.1-2003 《电磁兼容限值对每相额定电流≤16A且无条件接入的设备在公用低压供电系统中产生的电压变化、电压波动和闪烁的限制》GB17625.2-2007 《电磁兼容限值对额定电流大于16A的设备在低压供电系统中产生的电压波动和闪烁的限制》GB/Z 17625.3-2000 《电磁兼容限值对额定电流大于16A的设备在低压供电系统中产生的谐波电流的限制》GB/Z 17625.6-2003 《外壳防护等级(IP代码)》GB4208-2008 所采用的标准均应为合同执行时的最新有效版本。若投标人采用除上述之外的其它被承认的相关国内、国际标准,应明确提出并提供相应标准复印件,经招标人批准后方可采用。

有源低通滤波器设计报告要点

课程设计(论文)说明书 题目:有源低通滤波器 院(系):信息与通信学院 专业:通信工程 学生姓名: 学号: 指导教师: 职称: 2010年 12 月 19 日

摘要 低通滤波器是一个通过低频信号而衰减或抑制高频信号的部件。理想滤波器电路的频响在通带内应具有一定幅值和线性相移,而在阻带内其幅值应为零。有源滤波器是指由放大电路及RC网络构成的滤波器电路,它实际上是一种具有特定频率响应的放大器。滤波器的阶数越高,幅频特性衰减的速率越快,但RC网络节数越多,元件参数计算越繁琐,电路的调试越困难。根据指标,本次设计选用二阶有源低通滤波器。 关键词:低通滤波器;集成运放UA741;RC网络 Abstract Low-pass filter is a component which can only pass the low frequency signal and attenuation or inhibit the high frequency signal . Ideal frequency response of the filter circuit in the pass band should have a certain amplitude and linear phase shift, and amplitude of the resistance band to be zero. Active filter is composed of the RC network and the amplifier, it actually has a specific frequency response of the amplifier. Higher the order of the filter, the rate of amplitude-frequency characteristic decay faster, but more the number of RC network section, the more complicated calculation of device parameters, circuit debugging more difficult. According to indicators ,second-order active low-pass filter is used in this design . Key words:Low-pass filter;Integrated operational amplifier UA741;RC network,

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

有源滤波器技术规格书标书

低压有源滤波装置技术要求 1.概述 1.1 设备名称:低压有源滤波装置 1.2 数量: 1.3 使用地点:变电所; 1.4 说明:低压有源滤波装置设备需由有源滤波专业厂家成套提供,并满足项目 技术要求和规范,低压有源滤波装置厂家必须拥有良好的相关行业设备运行业绩。 该设备用于滤除系统谐波电流。 1.5 使用环境(本套设备安装于户内): 海拔:≤1000米 最高环境温度: +50℃ 最低环境温度: -30℃ 工作电压: 380V 额定频率: 50HZ 2.功能及技术要求 2.1采用标准 GB/T14048.1-2000 《低压开关设备和控制设备总则》 GB7251-97 《低压成套开关设备和控制设备》 GB/T16935.1-1997 《低压系统内设备的绝缘配合第一部分:原理、要求和试验》GB14048.3-93 《低压开关设备和控制设备低压开关、隔离器、隔离开关及熔 断器组合电器》 GB/T3859.1-93 《半导体变流器基本要求的规定》

GB3983.1-89 《低电压并联电容器》 JB7113-1993 《低电压并联电容器装置》 GB50052-95 《供配电系统设计规范》 GB50054-95 《低压配电设计规范》 JGJ/T16-92 《民用建筑电气设计规范》 DGJ08-100-2003 《低压用户电气装置规程》 IEC 61642 《受谐波影响的工业交流电网、过滤器和并联电容器的应用》IEC 61000-2-4 《电磁兼容(EMC).第2部分:环境—第4分部分:工厂低频传导 骚扰兼容水平》 IEC 61000-4-7 《电磁兼容(EMC)—第4部分:试验和测量技术—第7分部分:供 电系统及所连设备谐波和谐间波和测量和测量仪器导则》 GB/T12325-2003 《电能质量供电电压允许偏差》 GB 12326-2000 《电能质量电压波动和闪变》 GB/T 14549-93 《电能质量公用电网谐波》 GB/T 15543-1995 《电能质量三相电压允许不平衡度》 GB/T 15945-1995 《电能质量电力系统频率允许偏差》 2.2 技术性能及要求 2.2.1低压有源滤波装置为封闭式户内成套设备,其功能为用于系统谐波滤除。 能对大小和频率都变化的谐波加以滤除,保证系统内的谐波含量满足国标要求。 *2.2.2低压有源滤波装置实现快速谐波滤除,改善电能质量,提高电气设备的 利用效率。 *2.2.3低压有源滤波装置需经过国家权威机构检测,并在国内具有广泛的应用 业绩(提供三年内的相关行业业绩证明),必须提供型式试验报告、泰尔认证报 告、国家3C认证证书、自主知识产权证书。 *2.2.4低压有源滤波装置选用IN-POWER,ALPES,KBR品牌中同一品牌产品。 2.2.5低压有源滤波装置技术规格要求: 1)能够根据负荷谐波电流的大小及的实际运行水平自动调整,动态治理谐波电流, 改善电能质量;有源滤波器应以瞬时无功功率理论为基础进行有源滤波器的谐波 和无功电流实时监测,有源滤波器需要有检测报告认定的滤波效率在95%以上。

有源滤波器设计范例汇总

、低通滤波器的设计 低通滤波器的设计是已知w。(-3dB截止频率)、H OLP(直流增益)、Q (在-3dB截止频率时的电压放大倍数与通带放大倍数数值之比)三个参数来设计电路,可选的电路形式为压控电压源低通滤波器和无限增益多路反馈低通滤波器。下面分别介绍: (一)二阶压控电压源低通滤波器 图1二阶压控电压源低通滤波器原理图 H OLP二K =1 空 R A Q (1 —K MRCJR2C2+ JR2C2/RG 由上式可知,可通过先调整R1来先调整w。,然后通过调整K来调整Q值。 对于巴特沃斯、切比雪夫、贝塞尔三种类型二阶LPF的Q值分别为0.707、1、0.56。 1、等值元件KRC电路设计 令& = & = R和G = C2 = c,简化上述各式,则 H OLP”1R A W。_ RC Q — 3- K 得出的设计方程为 W o R1C1 R2C2 1

R B 由上式可知,H OLP 值依赖于Q 值大小。为了将增益从现在的 A oid 降到另一个不同的值 A new , 应用戴维南定理,用分压器 R !A 和R IB 取代R I ,同时确保W o 不受替换的影响,需符合 下式: 电路连接如图2所示 图2二阶压控电压源低通滤波器等值法原理图 2、参考运算放大器应用技术手册 (1)选取C1 1 (3) 电容扩展系数m 二二 -(H OLP -1) 4Q 2 (4) C 2 二 mG (5) & =2QR R 2Qm (7)选取 R A ,则 R B (( H OLP -1) R A RC = (6) W o K Q =(K -1)R A R 1B R IA B = R 1 (2) 1 2%0

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。

电路实验报告12 有源滤波器设计

课程名称:电路与电子技术实验II 指导老师:沈连丰成绩:__________________ 实验名称:有源滤波器设计实验类型:________________同组学生姓名:__________ 一、实验目的和要求(必填)二、实验内容和原理(必填) 三、主要仪器设备(必填)四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析(必填) 七、讨论、心得 一、实验目的和要求 1、掌握有源滤波器的分析和设计方法。 2、学习有源滤波器的调试、幅频特性的测量方法。 3、了解滤波器的结构和参数对滤波器性能的影响。 4、用EDA仿真的方法来研究滤波电路,了解元件参数对滤波效果的影响。 二、实验内容和原理 1、滤波器的5个主要指标: (1) 传递函数A v(s) :反映滤波器增益随频率的变化关系,也称为电路的频率响应、频率特性。 (2) 通带增益A v p:为一个实数。(针对LPF)、(针对HPF)、(针对BPF)、(针对BEF)。 (3) 固有频率f0:也称自然频率、特征频率,其值由电路元件的参数决定。 (4) 通带截止频率f p:滤波器增益下降到其通带增益A v p 的0.707倍时所对应的频率(也称–3dB 频率、半功率点、上限频率(ωH 、f H )或下限频率(ωL 、f L )。 (5) 品质因数Q:反映滤波器频率特性的一项重要指标,不同类型滤波器的定义不同。例如,在低通和高通滤波器中,定义为当时增益的模与通带增益之比。 2、有源滤波器的设计流程: 设计一个有源低通滤波器时,一般可以先按照预定的性能指标,选择一定的电路形式,然后写出电路的电压传递函数,计算并选定电路中的各个元器件参数。最后再通过实验进行调试,确定实际的器件参数。 三、实验器材 运放LM358、 四、操作方法和实验步骤 1、实验内容 (1) 在实验板上安装所设计的电路。 (2) 有源滤波器的静态调零。 (3) 测量滤波器的通带增益A v p、通带截止频率f p。 (4) 测量滤波器的频率特性(有条件时可使用扫频仪)。 (5) 改变电路参数,研究品质因数Q 对滤波器频率特性的影响。 2、设计一个二阶有源低通滤波器。具体要求如下: (1) 通带截止频率:f p=1kHz;

无源滤波器和有源滤波器特点

无源滤波器:这种电路主要有无源元件R、L和C组成。 有源滤波器: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。 无源滤波装置 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。 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。 2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。 有源滤波器 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.滤波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 一、无源滤波器的优点 无源滤波器具有结构简单、成本低廉、运行可靠性较高、运行费用较低等优点,至今仍是应

有源滤波器工作原理

有源电力滤波器工作原理 摘要:随着电力电子器件的广泛应用,非线性负荷日益增加,电能质量问题日益严重,有源电力波器(Active Power Filter,APF)是一种用于动态抑制电力系统谐波,补偿无功功率的新型电力电子装置,本文介绍了有源电力滤波器的工作原理和基本类型,阐述了 APF 的谐波检测方法及控制策略,并展望了APF 的未来发展及应用前景。 关键词:APF;有源滤波;谐波抑制;检测方法;控制方法 Working principle of active power filter Abstract:With the wide application of Power electronic devices, nonlinear load increasing, the Power quality problem is increasingly serious, Active Power Filter (Active Power Filter, APF) is a new Power electronic devices used for dynamic Power system harmonics, reactive Power compensation. This paper introduces the working principle of Active Power Filter and the basic types, expounds the harmonic detection method and control strategy of APF, and introduces the prospects for the future development and application of APF. Key words: APF; the active filter; harmonic suppression; detection method; control method 1引言 近些年来,配电网中整流装置、变频调速装置、工业电源以及各种电力电子装置不断曾加,造成了负荷的非线性、不平衡性使得电力系统的电压、电流发生畸变,严重的影响了供电质量。因此,解决电力系统中谐波和无功问题,提高电网供电质量变得越来越成为我们不能忽的问题。 由于电力电子的发展,对供电质量提出更高的要求。而传统的谐波抑制和无功补偿主要是采用LC滤 波器,它由于结构简单、成本低、技术成熟广泛应用工业生产中。但由于自身也有一定的缺点,在应用中产生了诸多的问题。电力电子技术的发展,人们提出了有效抑制谐波和补偿无功的有源电力滤波器。与无源滤波器相比,APF 具有高度可控性和快速响应特性,并且能跟踪补偿各次谐波、自动产生所需变化的无功功率,其特性不受系统影响,无谐波放大威胁,是一种能够有效的抑制谐波和补偿无功功率的新型电力电子装置随着APF 在我国的不断推广应用,也带来了 巨大的经济利益和社会利益。 2 有源滤波器概述 2.1 有源滤波器工作原理 图1 是最基本的APF系统结构原理图,非线性 负载为谐波源,其中下面部分是APF。 图 1 APF 系统结构原理图 有系统结构图可以看出,APF 系统包含两大部分,即指令电流运算电路和补偿电流发生电路。目前主电路的拓扑结构均采用的PWM 变流器。图示的APF 的基本工作原理是:检测补偿对象的电压电流,经过指令电流运算环节计算得出补偿电流的指令信号,驱动控制回流根据指令信号产生PWM 脉冲作用于变流器的开关器件,使其产生与谐波和无功电流大小相同、方向相反的补偿电流,使电网电流波形趋于正弦波,达到补偿的目的。

有源滤波成套装置的运行规范、保养项目、检验方式1--sy1

有源滤波成套装置 的运行规范、保养项目、检验方式 一、有源滤波器在运行过程中需要注意的事项: 1.1有源滤波器内部必须专业人员进行操作保养,检查,维修;1.2不允许有源滤波器周围有液体,不允许将装置置于湿度大的环境; 1.3在有源滤波器上方进行检修工作的时候,请用塑料膜将本体罩住,不要在有源滤波器本体上放工具或小五金件,防止落入内部造成电器元件短路事故。 1.4在成套装置运行时,一定要注意散热风扇的工作状况,有源滤波器工作的时候一定保证风扇的正常运行,因为在有源滤波器在大负荷运行的时候,会产生大量热能,风扇的工作是把热量出柜子外面,散热风扇对设备正常运行非常重要,请注意!这是设备安全运行的前提。 1.5在有源滤波器检修时,测量对地绝缘时,请不要用绝缘兆欧表摇测有源滤波器的主回路,因为内部有电子元件,会把电子元件损坏。 1.6设备运行过程中,每六个月或壹年检修时及时清理柜子内部的灰尘,保证设备正常运行,有源滤波器内部应由英博电气人员清理。 1.7日常检查时如装置内温度很高,总负荷很大,应该启动配电室空调,降低环境温度,这样能使装置内温度降下来。 二、设备出现故障时的应急处理: 如果发现断路器在脱扣的位置时,请先检修查明故障的原因,排出故障,再合断路器。请注意!

2.1首先请把有源滤波器旋钮开关打在停止位,让有源滤波器停止工作,然后断开设备的主开关,切断电源; 2.2断主回路断路器一分钟后,确保有源滤波器直流部分电压降低到0V,内部电容器放电完成后,验电,确保设备主开关下部无电; 2.3采样电流互感器二次接线回路,请在电流端子上做短接,防止电流互感器二次侧开路。检查电器元件的连线是否有松动,清扫有源滤波器上的灰尘,接地线安装牢固; 2.4扇是长期工作的电器元件,每一天都应检查风扇工作状况,应该有一定的备件,在有损坏风扇的时候,能够及时更换。 三、有源滤波器保养项目: 3.1每半年应检查设备的主回路接线、控制回路接线是否坚固与完好; 3.2检查仪表门上的仪表指示是否正常,指示的数据是否和实际的数据一样;3.3每半年清理柜子内部因长期运行产生的灰尘,请用吸尘器清理有源滤波器外部的进风口与出风口。 四、有源滤波成套装置的检验: 4.1检测手段主要有:绝缘电阻表、数字万用表; 4.2用绝缘电阻表时请把有源滤波器主回路与被测试的回路分开,保证测试数据准确及有源滤波器内部电子回路不受损坏;如:试验时,必须将有源滤波器和测试点断开,对有源滤波器的测试请用万用表的电阻档。一般A相是140Ω左右,B相和C 相是8KΩ左右(根据仪表‘分辨率’的不同或者测试点温度不同的原因,也会影响数据波动)。 4.3用数字万用表测量有源滤波器主回路电阻数据,控制回路是否正常。 英博电气(北京)有限公司 2011年5月22日星期日

有源高通滤波器电路设计(100Hz截止频率)

长沙学院课程设计说明书 题目有源高通滤波器电路设计系(部) 电子与通信工程系 专业(班级) 电气工程及其自动化姓名 学号 指导教师 起止日期

模拟电子技术课程设计任务书 系(部):电子与通信工程系专业:电气工程及其自动化指导教师:

长沙学院课程设计鉴定表

目录 摘要 (5) 1.电路设计 (6) 1.1.电路元件及参数的选择 (6) 1.2.电路原理图绘制 (6) 2.电路的仿真 (7) 2.1.使用Multisim9仿真波特图示仪 (7) 2.2.使用Multisim9仿真示波器 (7) 2.2.1.输入信号频率小于截止频率时的仿真 (7) 2.2.2.输入信号频率等于截止频率时的仿真 (8) 2.2.3.输入信号频率大于截止频率时的仿真 (8) 参考文献 (9) 设计总结 (9)

摘要 滤波器是一种能使有用信号通过而大幅抑制无用信号的电子装置。常用来进行信号处理、数据传输和抑制噪声等。以往这种滤波电路主要采用无源R、L和C组成,20世纪60年代以来,集成运放获得了迅速发展,由它和R、C组成的有源滤波电路,具有不用电感、体积小、重量轻等优点。此外,由于集成运放的开环电压和输入阻抗均很高,输出阻抗又低,构成有源滤波电路后还具有一定的电压放大和缓冲作用。但是,集成运放的带宽有限,所以目前有源滤波电路的工作频率难以做的很高,以及难于对功率信号进行 滤波,这是它的不足之处。]1[在实际电子系统中,有源滤波器运用广泛,输入信号往往是含有多种频率成 分的复杂信号,可能还会混入各种噪声、干扰及其它无用频率的信号,因此需要设法将有用频率信号挑选出来、将无用信号频率抑制掉。完成此任务需要具有选频功能的电路。本文主要内容是设计一个能阻挡低频信号、输出高频信号的有源高通滤波电路,以及利用Multisim9对电路进行仿真。本电路所用到的运算放大器LM741EN,它的管脚1和5为调零端,管脚2为运放反相输入端,管脚3为同相输入端,管脚6为输出端,管脚7为正电源端,管脚4为负电源端,管脚8为空端。Multisim是美国国家仪器(NI)有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具,适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式,具有丰富的仿真分析能力。工程师们可以使用Multisim交互式地搭建电路原理图,并对电路进行仿真。Multisim提炼了SPICE仿真的复杂内容,这样工程师无需懂得深入的SPICE技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计,这也使其更适合电子学教育。通过Multisim和虚拟仪器技术,PCB设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。 关键词:滤波器运算放大器有源滤波电路有源高通滤波电路Multisim 电路仿真

有源电力滤波器设计

有源电力滤波器设计 摘要:以三相系统中的电网电流为研究对象,介绍了有源电力滤波器的系统结构和工作原理,讨论了主要元件参数的设计和计算。 键词:有源电力滤波器;滤波器设计;谐波检测 O 引言 近年来,公用电网受到了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,并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。 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,无需断开等。 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。 本文对适用于电力系统的有源电力滤波器的原理和设计进行介绍。 l 有源电力滤波器系统结构 有源电力滤波器系统结构如图l所示。

有源电力滤波器的基本工作原理是:实时检测补偿对象的电压和电流,经指令电流运算单元计算出补偿电流指令信号,该信号经补偿电流发生电路放大产生补偿电流,补偿电流与负载电流中需用补偿的谐渡及无功等电流抵消,最终得到期望的电源电流。在图1中的体现是,当需要补偿负载所产生的谐波电流时,有源电力滤波器检测出补偿对象负载电流iL中的谐波分量iLb后,将其反极性作为补偿电流的指令信号iC*,再由补偿电流发生电路产生补偿电流ic,其中补偿电流ic与负载电流中谐波分量iLh大小相等,方向相反,因而两者相互抵消,使得电源中电流中只含基波,达到消除电源电流中谐波的目的。 图1为有源滤波器的系统框图。通过霍尔传感器检测非线性负载的电流iLa、iLb、iLc经电流信号调理后送入指令电流产生电路,指令电流产生模块是由TI公司的DSP TMS320LF2407为核心建立的。DSP计算出需要补偿的谐波和无功电流后,通过外部D/A送入电流跟踪控制电路。霍尔传感器检测有源电力滤波器主电路的电流ica、icb、icc,经电流信号调理后也送入电流跟踪控制电路,电流跟踪控制电路对主电路补偿电流与指令电流进行滞环比较后送出栅极开关驱动信号,驱动电路接受来自前级电流跟踪控制电路的PWM信号,并经隔离放大后驱动主电路的开关管,以控制主电流的电路跟随指令电流的变化,最终达到实时补偿谐波与无功功率的目的。电压传感器检测变流器直流侧总电压,经电压信号调理后送入指令电流发生电路,通过合理的控制以凋节直流侧电压的稳定。启动、关断和保护模块按一定的时序控制装置的启动和关断,并提供装置的过流、过压、过热、缺相等故障保护功能。 2 有源电力滤波器主电路设计 设计主电路时,应首先确定主电路的形式,目前,有源电力滤波器主电路的形式绝大多数采用电压型,本文选择主电路为并联电压型、单个变流器的形式。 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L、直流侧电容电压Ud、滞环宽度δ)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。 2.1 主电路容量的计算 有源电力滤波器的容量SA由式(1)确定 式中:E为电网相电压有效值; Lc为补偿电流有效值。 如果所设计装置的容量为15 kVA,则 Ic=SA/3E=15x103/3x220=22.7 A 2.2 功率开关器件的选取 目前适用于APFP中的全控型开关器件主要有GTR、IGBT、IGCT等,器件的选择,首先应当满足工作频率和器件容量的要求,当单个器件的容量难以满足要求时,可考虑采用器件的串并联或主电路多重化等方式。其次,再考虑它们的价格。 器件的种类确定后,再确定其额定参数。其中,额定电压由直流侧电压决定,并考虑适当的安全裕量。额定电流由补偿电流决定。 2.3 主电路滞环宽度的选取 由于有源电力滤波器的指令电流包含高次谐波和暂态电流,故要求实际输出的电流对指令电流有很高的跟踪能力。在有源电力滤波器的补偿对象已确定的情况下,有源电力滤波器主电路参数的选取,对有源电力滤波器的性能和效率有较大的影响。 下面以A相为例,分析采用滞环控制时逆变器的工作频率f与电网电压ea、变流器直流侧电压Ud及

相关文档
最新文档