低压有源滤波装置_V1.0详解
有源滤波装置的原理
有源滤波装置的基本原理
有源滤波装置是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置，它能对大小和频率都变化的谐波以及变化的无功进行补偿，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。
有源滤波装置采用与系统并联的方式，通过实时检测负载的谐波和无功分量，采用PWM变换技术，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，实现消除谐波补偿无功的功能。
如图2-1 所示，主接触器闭合后，为防止上电后电网对直流母线电容器的瞬间冲击，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Udc 达到预定值后，软起接触器闭合。
直流电容作为储能器件，为IGBT换流器和内部电抗器向外输出补偿电流提供能量。
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并提取出谐波，将集到的谐波成分和已发出的补偿电流比较所得的差值作为实时补偿信号输出到驱动电路，触发IGBT换流器将补偿谐波电流注入到电网中，实现滤除谐波的功能。
有源电力滤波器在低压系统的应用
有源电力滤波器在低压系统的应用
屈如意 詹海锋 金 堆城钼业公司百花岭选矿厂 陕西华县 ７ １ ４ １ ０ ２
ｌ 摘奠 】随着科 学 技 术 的发展 ， 电力系统中非线性负载的比重 日 益增 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
加， 理想 电力系 统的近视 程度 变差， 其直接表现 是电力系统中的电 流和 电 压 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： 波形产生周期性畸变 从频域 的观点 ， 这些 电 流和 电 压的波形， 不仅 包 含与 Ａ ＮＡ Ｐ Ｆ 系列 有源 电力滤 波 装置的 主要技 术特点 ： ＤＳ Ｐ ＋ Ｆ Ｐ Ｇ Ａ 全 供 电电源同 频率的正弦量（ 成为基波 分量） ， 而且 出 现了 一系列频率为基波 频 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， 率数倍 的正弦波分量， 这一系列正弦波 分量统称为电力谐波 。 ２ ０ 世 纪代以 精 度更高、 运 行更稳定 ｔ 一机多能 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 既可补谐波 ， 又可兼补 无功 ； 模 块化 来， 人们开始致 力于有源 电力滤波器滤波 器（ Ａ Ｐ Ｆ ） 的研 究， 以弥补无源电力 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 滤波器祥在的缺点。 流、 保护功能 ， 使用方便， 易于操作和 维护。 Ｉ 关键 词】有源电力滤波器； 低压 系 统； 应用 ４ ． 谐 波 治 理效 果 选 矿厂低 压室 目前有４ 台Ｓ Ｇ Ｂ １ ０ — ２ ０ ０ ０ ／ ６ 变压 器， 有源 电力滤波 器 的投入使用后， 起到 了 ＿ 一 定的节能 效果。 １ ． 谐 波 产 生 的原 因
低压有源滤波
低压有源滤波（补偿）方案
当低压非调谐式滤波器不能满足电网谐波要求，采用调谐式滤波器有过补偿
危险时。
可考虑采用有源滤波方案。
有源滤波特别适合于应用在高次谐波含量大，系统功率因数高的系统。
与低压调谐式滤波器相比，有源滤波器可实现点对点的补偿，不受系统阻抗
的限制，没有过补偿和谐振的危险，是比无源滤波方案更有效灵活的方案。
英博公司有源滤波方案推荐的产品是ALF系列有源滤波器及BLUEWAVE
典型案例1：
某油田平台工程，在600V电压等级下有四台700KW左右的大功率的变频驱动设备。
势必产生大量的谐波，我们经过仿真计算，设计安装一台MARS440－600AT，在母线上集中补偿谐波。
在此方案中采用MARS具有如下优点：
1、无需外接降压变压器
2、大容量单机补偿，具有独特的技术优势
3、相比多台并联，占地空间小
典型案例2：
某汽车制造行业，车身等车间有大量的点焊机等设备。
点焊机属于单相非线性动态负荷，产生大量的3次等零序谐波。
系统要求实现动态分相无功补偿和谐波治理，达到国家标准。
根据负荷特性和系统要求，英博电气提供下面两种解决方案：
1、 MVT晶闸管投切动态无源滤波补偿装置＋BLUEWAVE有源滤波器
2、 BLUEWAVE有源滤波器同时实现动态分补和谐波滤波的功能
由于BLUEWAVE 专门为汽车行业设计的250％的过载能力和300微秒的补偿速度，特别适合于汽车等生产制造行业的无功补偿和滤波。
BLUEWAVE在德国的BMW等汽车行业有丰富的应用经验。
有源电力滤波装置详细介绍
有源电力滤波器详细介绍一、有源电力滤波装置1.1 型号说明1.2 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：1.3 主要技术特点DSP+FPGA全数字控制方式，具有极快的响应时间；λ先进的主电路拓扑和控制算法，精度更高、运行更稳定；λ一机多能，既可补谐波，又可兼补无功；λ模块化设计，便于生产调试；λ便利的并联设计，方便扩容；λ具有完善的桥臂过流、保护功能；λ使用方便，易于操作和维护。
λ1.4 滤波方案选择框图1.5 安装技术要求2.5.1 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：4）ANAPF所有正常情况下不带电的金属外壳均应根据设计要求的接地制式（TN-S、TN-C-S、TT等）严格做好相应的保护接零或保护接地。
2.5.2 互感器的安装1）互感器的P1端指向电网，P2端指向负载。
2）互感器与ANAPF的接线如下图所示：3）注意互感器的进出线要一致且方向正确。
4）安装电缆规格如下表：安装电缆与CT采样线截面积1.6 主要应用范围及场合λ机长：主控室、计算机房、广播系统、EIB灯光调光系统等。
医院：ICU（重症监护室）、MRI（磁共振成像）、手术室、医学成像室、放疗科等。
PFC基础_V1.0资料
PF
P V1 I1 cos I 1 cos r cos S V1 I rms I rms
六．典型案例分析及提问
第一部分：
PFC基础知识
一．PFC基础知识
1. 名词解释
在学习PFC电路的工作原理之前，我们先了解一下什么是PFC。 PFC（Power Factor Correction）——功率因数校正 PF就是“功率因数”的意思，主要用来表征电子产品对电能的利用效率。功率因数越高，说 明电能的利用效率越高。 功率因数可简单地定义为有功功率（P）与视在功率（S）之比，
第二部分： PFC电路概述 及其主要工作原理
二．PFC电路概述及其主要工作原理
整流模块工作原理框图
+
PFC主电路
*
交流输入
~
EMI滤波
-
直流输出+ Nhomakorabea全桥整流 PFC驱动
风扇电路
PFC控制
高频整流 输出滤波 DC/DC主电路 过压、过流保 PWM驱动 护 PWM控制 均流控 制 检测放 大
温度
模块监控
一．PFC基础知识
2. PFC电路的作用
a. 谐波的概念
我们为什么在我们的电源中要增加PFC电路，不加PFC电路会有什么后果。在了解这些之前， 我们需要先知道另一个概念——谐波。 从220V交流电网经整流供给直流，是当今电力电子技术中应用最为广泛的一种基本变流方式 。输入电路通常由半波或全波整流器和后面的储能电容组成，如图1-1。 整流器+滤波电容是一种 非线性的元件组合，因此，开关电源对于电网表现为非线性负载。而当工频电压或电流作用于非 线性负载时，就会产生不同于工频的其它频率的正弦电压或电流，如图1-2。 这些不同于工频频 率的正弦电压或电流，用傅立叶级数展开，就是人们称的电力谐波，如图1-3。
实用低成本PT100测温电路两例_V1.0
实用PT100测温电路两例概述PT100铂热电阻是一种常用的温度传感器。
其测温原理是利用了金属铂自身电阻随着温度近乎线性变化的特点。
相较于其他测温元件（热电偶和热敏电阻），PT100铂热电阻的热稳定性好、精度高、漂移小，通常用在-200℃~600℃范围内的精密测温系统中。
PT100测温探头一般有2线、3线和4线这几种引线方式。
3线和4线的引线方式，主要是为了后面的调理电路能修正引线电阻带来的影响。
当然，引线越多，探头价格越贵。
PT100铂热电阻在0℃时是100Ω，当温度每变化1℃，电阻变化约0.385Ω。
如果引线电阻1Ω，那么会引入大约2.56℃的误差。
所以设计时应根据实际情况，选用不同的引线方式。
对于要求不高，引线不长（<0.5米）的系统，此时引线电阻很小，一般几十毫欧，引线电阻引入的误差可以忽略，推荐使用2线方式。
对于引线比较长的系统，引线电阻比较大，而且阻值不可预测，则应使用3线或4线方式。
根据IEC60751标准，PT100铂热电阻的阻值与温度之间关系如下：其中：下表是PT100铂热电阻的温度-电阻速查表：温度℃电阻值Ω温度℃电阻值Ω温度℃电阻值Ω温度℃电阻值Ω-20018.5220107.79240190.47460267.56-18027.1040115.54260197.71480274.29-16035.5460123.24280204.90500280.98-14043.8880130.90300212.05520287.62-12052.11100138.51320219.15540294.21-10060.26120146.07340226.21560300.75-8068.33140153.58360233.21580307.25-6076.33160161.05380240.18600313.71-4084.27180168.48400247.09620320.12-2092.16200175.86420253.96640326.480100.00220183.19440260.78660332.79表1PT100温度-电阻速查表PT100铂热电阻温度采集系统主要有两种实现方式：1.恒流方式，2.电桥方式。
东方威思顿产品介绍V1.0
电源保护板
RS485保护板 电话线保护板
1块
1块(6路) 1块(2路)
用于过流或雷击防护
用于过流或雷击防护 用于过流或雷击防护
*注：N为板件数量
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Wisdom Electric Co., Ltd
插箱式结构、真正带电热插拔
超大处理容量，灵活配置功能模块
Байду номын сангаас
• 打印口
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特点3---采集功能
电能量采集终端
多任务采集
RS485表
CS表
脉冲表
遥信开关
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Wisdom Electric Co., Ltd
核心系统双机热备，保证系统的稳定可靠运行 双电源供电，交直流自适应、无缝切换，各板件电源独立
板件间电气隔离，支持带电热拔插
各分板有独立的处理器和数据库，双主板数据库互为镜像
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Wisdom Electric Co., Ltd
公司的电能量采集装置（其中包括新建奥运场馆配套工程的奥运村、
五棵松、奥运水上公园、黄寺、安慧等）；通讯采用了拨号、专线、 RS232和网络等方式。 该系统是目前国内最大的电能量计量自动化系统，并且承担着为
奥运服务重任。
自系统运行以来，各采集装置运行稳定、可靠，为北京供电公司 的电能量管理提供了有力的保障，满足设计要求。
生产能力及质量控制
• EMC实验 • 仿真实验室 • 100小时整机老化
• 电磁兼容(EMC)实验室
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低压有源滤波装置标准
低压有源滤波装置标准
低压有源滤波装置的标准主要包括以下几个方面：
1. 额定电压：低压有源滤波装置的额定电压应根据实际应用需求进行选择，一般选择380V、400V等常用的额定电压。
2. 额定电流：根据实际应用中需要处理的谐波电流来选择低压有源滤波装置的额定电流，一般要求装置能够承受长时间的工作状态，并且有一定的过载能力。
3. 谐波滤除率：低压有源滤波装置应能够滤除谐波电流，并且保证输出电流的THD（总谐波畸变率）符合相关标准要求。
一般来说，装置的谐波滤除
率应达到90%以上。
4. 响应时间：低压有源滤波装置的响应时间应足够快，以便及时滤除谐波电流。
响应时间一般要求在毫秒级别，以保证装置对谐波变化的跟踪能力。
5. 可靠性：低压有源滤波装置应具有较高的可靠性，能够保证长期稳定运行，并且具有一定的故障自诊断和保护功能。
6. 效率：低压有源滤波装置的效率也是一个重要的指标，高效率的装置可以降低能耗和减少对系统的影响。
一般来说，装置的效率应达到90%以上。
7. 外形尺寸和重量：根据实际应用环境和要求，选择合适的外形尺寸和重量，以便安装和搬运。
以上是低压有源滤波装置的主要标准，不同厂家和型号的装置可能还有各自的技术规格和要求。
在选择低压有源滤波装置时，应根据实际应用需求进行综合考虑和比较，以确保选择的装置能够满足要求并具有较高的性价比。
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电能质量的定义（1） 关系到供电、用电系统及其设备正常工作(或运行)的电 压、电流的各种指标偏离规定范围的程度。 IEV（IEC 60050） ref 617-01-05 给出的定义 power quality: （电能质量）
characteristics of the electric current, voltage and frequencies at a given point in an electric power system, evaluated against a set of reference technical parameters NOTE – These parameters might, in some cases, relate to the compatibility between electricity supplied in an electric power system and the loads connected to that electric power system.
HAPF1系列低压有源电力滤波装置 HUAJIAN 上海华建电力设备股份有限公司
一、电能质量概述
电能质量的问题（4） IEEE第22标准统筹委员会(电能质量)和其他国际委员会推 荐用如下术语表述几种主要的电能质量干扰：
断电( interruption) 频率偏差（frequency deviation） 电压凹陷/下跌( voltage sags) 电压上升(swell) 瞬时脉冲或暂态(impulse，Transient) 电压波动和闪变( voltage fluctuation and flicker) 电压切痕( voltage notches) 谐波/谐间波(harmonics/ interharmonics)
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HSPG
HAPF1系列 低压有源滤波装置
1HSPG50803A07403 2012 V1.0
提纲：
一． 二． 三． 四． 五．
电能质量概述
谐波危害 HAPF1简介 HAPF1基本原理 选型指南
HAPF1系列低压有源电力滤波装置
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一、电能质量概述
从上可知，供电质量关注的面要比电能质量更广泛，它是从 供电厂商的立场来进行描述的。它特别提出了电力的安全可 靠性、电能质量以及消费者关系。
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一、电能质量概述
电能质量的问题（1） 问题的提出，与交流电为正弦稳态三相电路的定义息息 相关。我们知道，理想的交流供电系统中，每相电压、电 流、频率、阻抗的关系均可以用以下公式描述：
幅值问题 Um 过压、欠压：GB/T 12325-2008《电能质量 供电电压偏差》中 规定：35kV及以上供电电压正、负偏差的绝对值之和不超过标 称电压的10%；20kV及以下三相供电电压偏差为标称电压的土 7%；220V单相供电电压偏差为标称电压的+7%，-10%。 暂态过压：GB/T 18481-2001 《电能质量 暂时过电压和瞬态过 电压》 波动、闪变、短时中断：GB/T 12326-2008《电能质量 电压波 动和闪变》
频率问题ω 幅值问题 Um、Im 角差问题 θ1 – θ2 波形问题 sin
u =U m sin(ωt +θ1 ) i = I m sin(ωt +θ 2 ) u i= z
对称性问题（三相）
每一个问题，都有相应的要求和规范。
HAPF1系列低压有源电力滤波装置
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collective effect of all aspects of performance in the supply of electricity NOTE – The quality of the electricity supply includes security of electricity supply as a prerequisite, reliability of the electric power system, power quality and customer relationships.
对称性问题（三相） 不平衡（负序）：GB/T15543-2008《电能质量 三相电压不平 衡》中规定：电力系统公共连接点电压不平衡度限值为：电网 正常运行时，负序电压不平衡度不超过2%，短时不得超过4%； 低压系统零序电压限值暂不做规定，但各相电压必须满足GB/T 12325的要求。接于公共连接点的每个用户引起该点负序电压 不平衡度允许值一般为1.3%，短时不超过2.6%。 波形问题 sin（是我们这篇报告的主题） 谐波：GB/T14549--93《电能质量 公用电网谐波》 谐间波：GB/T 24337-2009《电能质量 公用电网间谐波》
HAPF1系列低压有源电力滤波装置 HUAJIAN 上海华建电力设备股份有限公司量的问题（3） 角差问题 （φ=θ1 – θ2 ）
功率因数(cosφ)：对电压幅值有影响，并对线损有影响。因此，
电力系统各关键节点的功率因数均有相应规定。对应的设备为 “无功补偿装置”或“调相器”等。
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一、电能质量概述
电能质量的定义（2） 对于供电质量，IEV给出了另一个定义。 IEV（IEC 60050） ref 617-01-07 给出的定义 quality of the electricity supply ： （供电质量）
一、电能质量概述
电能质量的问题（2） 频率问题ω
偏差：我国电力系统的标称频率为50Hz ，GB/T15945-2008
《电能质量 电力系统频率偏差》中规定：电力系统正常运行条 件下频率偏差限值为±0.2Hz，当系统容量较小时，偏差限值可 放宽到±0.5Hz，标准中没有说明系统容量大小的界限。