高低压动态无功补偿SVG与有源滤波APF的工作原理
apf有源滤波器工作原理(一)
apf有源滤波器工作原理(一)APF有源滤波器工作原理什么是APF有源滤波器？有源滤波器（Active Filter）是一种基于放大器和电流源构成的电子滤波器。
它能够通过放大器的增益和电流源的控制来实现滤波器的频率响应，具有灵活性强、频率可调性好等特点。
APF（Active Power Filter）有源滤波器是一种用于消除电力系统中谐波和电力质量问题的滤波器。
APF有源滤波器的工作原理APF有源滤波器的工作原理可以简单分为三个步骤：采样、补偿和输出。
1. 采样APF有源滤波器首先要对电力系统中的谐波进行采样，通过采样电压和电流信号，得到系统中各次谐波的幅值和相位信息。
2. 补偿根据采样得到的谐波幅值和相位信息，APF有源滤波器利用放大器和电流源来生成同频但反向的谐波信号，即补偿信号。
补偿信号与系统中的谐波信号进行叠加后，能够互相抵消，从而达到消除谐波的目的。
3. 输出通过补偿信号的叠加，APF有源滤波器将消除谐波后的电压和电流信号输出到电力系统中，以实现对谐波的有效补偿并提高电力质量。
APF有源滤波器的应用APF有源滤波器在电力系统中的应用非常广泛。
其主要应用包括：1.谐波消除：APF有源滤波器能够消除电力系统中的谐波，提高电力质量，减少对其他设备的干扰。
2.无功补偿：APF有源滤波器可以通过控制其输出电流的相位和幅值来实现对无功功率的补偿。
3.功率因数校正：APF有源滤波器能够通过调整其输出电流的相位和幅值来改善电力系统的功率因数。
总结通过对APF有源滤波器的工作原理的理解，我们可以看到它是一种非常重要的电子滤波器，能够在电力系统中发挥多种作用。
通过采样、补偿和输出三个步骤，APF有源滤波器实现了对电力系统中的谐波的消除，提高了电力质量，并且可以应用于无功补偿和功率因数校正等方面。
APF有源滤波器的应用前景广阔，对于电力系统的稳定运行和电力质量的提升有重要作用。
APF有源滤波器的特点APF有源滤波器相比传统的被动滤波器具有一些明显的特点：•频率可调性：APF有源滤波器可以通过调整放大器的增益和电流源的控制参数来实现频率的调整，适应不同频率的谐波补偿需求。
SVG动态无功补偿装置原理1
.工作原理STATCOM-的基本原理是利用可关断大功率电力电子器件（如IGBT）组成自换相桥式电路，经过电抗器并联在电网上，适当地调节桥式电路交流侧输出电压的幅值和相位，或者直接控制其交流侧电流，就可以使该电路吸收或者发出满足要求的无功电流，实现动态无功补偿的目的。
品采用基于瞬时无功功率理论的无功电流检测方式，逆变主电路采用IGBT组成的H桥功率单元级联拓扑结构，并辅助以小容量储能元件。
它由几个电平台阶合成阶梯波以逼近正弦输出电压，这种逆变器由于输出电压电平数的增加，使得输出波形具有更好的谐波频谱，并且每个开关器件所承受的电压应力较小，不需要均压电路，可避免大dv/dt所导致的各种问题。
因此这种逆变器可称为完美无谐波”变流器。
二.主要功能♦提高线路输电稳定性在长距离输电线路上安装SVG装置，不但可以在正常运行状态下补偿线路的无功损耗，抬高线路电压，提高有效输电容量，而且可以在系统故障情况下提供及时的无功调节，阻尼系统振荡，提高输电系统稳定性。
♦维持受电端电压，加强系统电压稳定性对于负荷中心而言，由于负载容量大，又没有大型的无功电源支撑，因此容易造成电网电压偏低甚至发生电压崩溃的稳定事故。
而SVG具有快速的无功功率调节能力，可以维持负荷侧电压，提高负荷侧供电系统的电压稳定性。
♦补偿系统无功功率，提高功率因数，降低线损，节能降耗电力系统中的大量负荷，如异步电动机、电弧炉、轧机以及大容量的整流设备等，在运行中需要大量的无功；同时，输配电网络中的变压器、线路阻抗等也会产生一定的无功，导致系统功率因数降低。
对电力系统而言，负荷的低功率因数会增加供电线路的能量损耗和电压降落，降低了电压质量。
同时，无功也会导致发电、输电、供电设备的利用率降低；对于电力用户而言，低功率因数会增加电费支出，加大生产成本。
♦抑制电压波动和闪变电压波动和闪变主要是负荷的急剧变化引起的。
负荷的急剧变化会导致负荷电流产生对应的剧烈波动，剧烈波动的电流使系统电压损耗快速变化，从而引起受电端电网电压闪变。
无功谐波混合补偿装置及有源滤波的选型与应用介绍
案例分享
现象： 无功补偿容量不够，要扩容，但配电房没有空间。
原因分析： 负载增加导致无功补偿容量不足，需要增加一台无功补偿柜，
但配电房已没有放置柜体的空间，扩大配电房不切实际，且停电 时间长会造成巨大的经济损失，只能用占地面积小、便于无功改 造的SVG无功补偿产品。 解决方案：
上图示例
SVC+APF
型号说明
ANSVG-S-A混合动态滤波补偿装置
产品展示
上图示例
SVC+SVG
型号说明
ANSVG-S-G智慧型动态无功补偿装置
产品展示
无功系列SVC、SVG-S-G、SVG对比
ANHPD谐波保护器
工作原理
ANHPD系列谐波保护器对用设备产生的随机高次谐波、 脉冲尖峰、电涌等具有抑制和吸收作用，能有效滤除电压 尖峰杂波、矫正畸变的电压波形、对噪声进行消化和吸收、 防止保护装置误跳闸、保证用电设备正常运行。
型号说明
上图示例
产品展示
SVG相对于SVC传统无功补偿的优势
SVC传统无功补偿装置 分组投切，阶梯式无功输出，易过补或欠补 极容易谐振，烧毁电容器和投切开关 电网电压、电流畸变率高时无法工作 使用寿命短，每两年需要进行一次电容更换 负载电流快速变化时无法及时响应 占地面积大，施工工作量大
SVG 无功输出连续可调，避免过补和欠补 IGBT构成的有源型补偿装置，不会谐振 补偿容量不受电网电能质量影响 正常使用下不需要维护，设计寿命十年以上 毫秒级全响应时间，适合负载快速变化场合 模块化设计和柜式安装，体积小，施工便捷
ANSVG-G-A混合动态滤波补偿装置
工作原理
混合动态滤波补偿装置在补偿无功 的同时可兼治理系统的谐波，该设备以 并联方式接入配电系统，实时监测系统 的电流分量，通过控制计算及逻辑变化， 计算出所需的无功分量及谐波分量，然 后通过三相全桥换流电路实时产生系统 所需的无功与谐波电流注入到配电系统 中，实现智能补偿，兼谐波治理。
百科APF和SVG的区别与联系
百科APF和SVG的区别与联系百科APF和SVG的区别与联系有源电⼒滤波器（APF），是采⼒现代电⼒电⼒技术和基于⼒速DSP（数字信号处理器）器件的数字信号处理技术制成的新型电⼒谐波治理专⼒设备。
那么，谐波是怎么产⼒的？谐波的产⼒是由于正弦波电压施加在⼒线性负载上，电流就变成了⼒正弦波。
如今在通讯、半导体、⼒化、化纤、钢铁中加热炉和汽车制造等⼒业中⼒泛使⼒的负载⼒部分为⼒线性负载，如变频调速设备、整流器、不间断电源、开关电源、电弧炉、焊接设备、电脑、电梯、变频空调、节能灯和复印机等等。
这种谐波污染对电⼒和⼒户产⼒了严重的危害。
那么什么是SVG呢？SVG（Static Var Generator），中⼒名叫做静⼒⼒功发⼒器，⼒称⼒压动态⼒功补偿发⼒装置，或静⼒同步补偿器。
是指由⼒换相的电⼒半导体桥式变流器来进⼒动态⼒功补偿的装置。
SVG是⼒前⼒功功率控制领域内的最佳⼒案。
那它们之间有没有什么联系和区别？区别：SVG是静态⼒功补偿设备，是⼒来提⼒系统功率因数的；⼒有源滤波器（⼒前市⼒所能见到的有源滤波器都是并联的）是谐波补偿设备，是⼒来消除系统内的谐波的。
这是两者最重要的区别。
联系：两者可以组合在⼒起使⼒，在补偿⼒功功率的同时，亦可以对系统内的谐波电流进⼒抑制。
简单的说：APF主要是滤波功能。
SVG主要是⼒功补偿。
如果有谐波，SVG需要配滤波器进⼒。
SVG的好处是容量可以做的⼒较⼒⼒些。
APF，⼒般有50A，100A，150A不等。
APF对系统要求⼒较⼒。
如果你系统⼒⼒已经有电容器的存在，那么APF就⼒较容易损坏（这绝对是经验之谈）。
但是可能系统⼒需要⼒功，因此就需要⼒较精密计算和仿真。
谈及有源滤波器的应⼒领域，⼒先要知道，为什么要⼒有源滤波器？它有什么⼒呢？那好，⼒家都知道，有源滤波器是⼒来治理谐波的，因此，它的作⼒就是滤除谐波。
那为什么要治理谐波呢？因为谐波是有危害的，危害的种类有：1.造成电缆、电动机和变压器过热，导致其实⼒寿命下降或损坏；2.损坏敏感的设备，导致⼒产或者实验中断，造成重⼒损失；3.引发断路器误动作，区域性停⼒事故；4.造成电容器过载或因故障⼒损毁；5.导致中性线上出现⼒电流⼒引发系统故障；6.诱发电⼒谐振；7.电⼒中存在的谐波将降低供电效率；8.如谐波污染等级过⼒，将得不到供电部门的⼒⼒批准；⼒⼒句话来表述，那就是：APF出现在整流器、变频器、UPS、⼒次电源等出现的地⼒。
APF电力有源滤波器基本原理
实验数据和波形（分次补谐波 ：3次＋5次）
欢迎参观产品样机
备注
作者简介： 夏勇，李培培 研究方向为APF有源滤波器 Tel: Fax: Email: 江苏地区 夏 勇 李培培 Mobile： E-mail： 上海安科瑞电气股份有限公司 地址：上海市嘉定马东工业园区育绿路253号 邮编：201801 电话： 传真： 网址：
用户
负载侧电流
〓
基波分量
﹢
谐波分量
负载侧电流成份分析
电网侧谐波电流
电网侧无功电流
电网侧 基波电流
桥臂基波电流
桥臂电流2
负载侧电流 ＝ 网侧电流 ＋ 桥臂电流
APF有源滤波系统实现框图
APF有源滤波器实现功能
完美的电能质量 并联型APF有源滤波器
APF有源滤波器实现功能
并联型APF有源电力滤波器的实现方法
谐波电流过大
PC
谐波源
M
谐波的危害
阻抗
谐波电压 电容
TV 显示屏 elec 电子设备
关于谐波
谐波对能耗的影响
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=COSΦ/(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：0.882／0.95 = 92.84%，谐 波引起的直接电能浪费为1-92.84%=7.16%。
关于谐波 谐波含量分析
三相全控桥整流焊机 谐波频谱：6K±1，K=1，2，3，。。。
apf有源滤波器工作原理
apf有源滤波器工作原理APF有源滤波器工作原理解析简介在信号处理领域，有源滤波器（Active Power Filter，简称APF）是一种常用的滤波器类型。
本文将从浅入深，解释APF有源滤波器的工作原理。
APF有源滤波器的定义APF有源滤波器是一种通过加入主动元件（如晶体管或运放）在滤波器电路中来改变信号的传输特性的滤波器。
与被动滤波器相比，APF有源滤波器具有更高的效率和更好的性能。
基本原理APF有源滤波器主要工作在两个方面，即频率选择性和功率因数校正。
下面将分别解释这两个方面的原理。
频率选择性APF有源滤波器能够选择特定的频率进行滤波。
它通过控制电路中的主动元件以改变信号的传输特性。
通常情况下，APF有源滤波器采用谐振电路的原理来实现频率选择性。
通过调整谐振频率，APF有源滤波器可以选择性地滤除特定频率的信号。
功率因数校正APF有源滤波器还可以用于校正电力系统中的功率因数。
在电力系统中，由于非线性负载的存在，可能导致功率因数下降，从而影响电力系统的稳定性和效率。
APF有源滤波器通过根据负载电流的相位和谐波成分，生成相应的补偿电流，使系统的功率因数接近理想值。
工作过程APF有源滤波器的工作可以概括为以下几个步骤：1.采样：通过传感器对电路中的电压和电流进行采样。
2.滤波：采样得到的电压和电流信号输入到APF有源滤波器中进行滤波处理。
3.控制：根据滤波结果，APF有源滤波器生成相应的控制信号。
4.补偿：控制信号通过主动元件进行放大，产生补偿电流，使得系统的功率因数接近理想值。
5.输出：补偿电流与原始电流叠加输出，经过滤波后，送回电力系统，完成滤波与功率因数校正。
应用领域由于APF有源滤波器能够选择性地滤除特定频率的信号，并校正电力系统中的功率因数，因此在各个领域有广泛的应用。
以下是APF 有源滤波器的几个常见应用领域：•工业电力系统中，用于滤除负载电流谐波，提高功率因数。
•电能质量改善领域，用于去除电力系统中的谐振和干扰信号。
SVG动态无功补偿装置原理1
SVG动态无功补偿装置原理1SVG动态无功补偿装置原理1SVG（Static Var Generator）动态无功补偿装置是一种用于电力系统的无功补偿装置，其工作原理主要包括控制系统、功率电子元件和滤波电路三部分。
控制系统是SVG装置的核心部分，通过对电网电压、电流和功率因数等参数进行监测和分析，实时计算出电网的无功功率需求，并根据计算结果控制功率电子元件的工作状态，以实现无功补偿。
功率电子元件是SVG装置的关键组成部分，主要包括IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）等变流器元件。
根据控制系统的信号，控制IGBT元件的开关状态，将电网中的电能转换成SVG装置所需要的无功电能或使SVG装置所产生的无功电能返回给电网。
通过控制IGBT的开关状态，SVG装置可以实现对电网的无功功率进行调节。
滤波电路是为了减小SVG装置对电网的谐波干扰而设置的。
因为功率电子元件的开关操作会引入一定的谐波电流，这些谐波电流会对电网和相关设备产生不良影响。
滤波电路通过合适的阻抗特性和参数设计，将功率电子元件引入的谐波电流进行滤除，使得输出到电网的电流波形更加接近正弦波。
SVG装置工作时，根据电网的无功功率需求，调节其输出的无功功率。
当电网的功率因数偏低时（过低或过高），SVG装置吸收或注入适量的无功电能，以调整电网的功率因数至合适范围。
此外，SVG装置还可以通过控制输出电压的幅值和相位角，实现电网的电压调节功能。
总体来说，SVG动态无功补偿装置的工作原理是通过控制系统对电网参数进行实时监测和分析，控制功率电子元件的开关状态，将所需的无功功率引入或返回给电网。
同时借助滤波电路减小对电网的谐波干扰，达到对电网无功功率进行调节和补偿的目的。
这种装置可以有效提高电网的功率因数，减小电网的无功功率损耗，提高电网的稳定性和可靠性。
APF和SVG联合运行的稳定控制
APF和SVC联合运行的稳定控制1引言随着全球工业化进程的不断加快，接人电力系统的非线性负荷的数量和容量正迅速增加，电网中的谐波污染越来越严重。
另外，大多数负载的功率因数很低，也给电网带来了额外负担，影响了供电质量。
因此，抑制谐波和提高功率因数已成为电力电子技术、电气自动化技术及电力系统研究领域所面临的一个重大课题。
补偿无功和谐波治理有多种方式，本文从经济性和补偿性能两方面综合考虑，采用有源电力滤波器(APF)+静止无功补偿器(SVC)的方式来同时进行谐波治理和补偿无功。
对于单独的APF控制或单独的SVC控制的研究已有很多，但是对于APF和SVC联合运行的稳定控制研究在文献中还不多见。
本文将研究APF和SVC联合运行中的相互影响问题及其提高系统稳定性的策略。
2电路结构分析本文中SVC采用固定电容与晶闸管控制电抗器(FCC+TCR)的组合形式。
APF的控制方式主要有3种:负载电流前馈控制、电源电流反馈控制、复合控制(即同时采用负载电流前馈和电源电流反馈的控制)。
由于复合控制性能最好且包含了前面2种控制方法，因此最具普遍性。
对于SVC控制而言，由于SVC的电容、电感参数会受到环境、温度、老化等因素的影响，为保证SVC的控制性能，一般采用电源电流反馈控制;兼顾到系统的动态性能，SVC采用复合控制的方法。
APF则以复合控制为基础，当只需要负载电流前馈控制时把电源电流反馈断开即可，反之亦然。
3 APF和SVC联合运行的控制策略和仿真结果本文研究主要在三相四线制的电网中进行,不过本文结论同样适用于三相三线制的电网。
主电路如图1所示。
图 1主电路本文中的SVC采用三角形接法, SVC的控制是面向负载的控制方法,即补偿负载的无功、补偿三相负载的不平衡。
SVC采用PI调节器,再加上一个触发电路前端的线性化环节。
APF有2个控制闭环:电流环和直流电压环。
APF的电流环采用无差拍控制,脉宽调制(PWM)波的产生采用空间矢量调制的方式,开关频率为10kHz。
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SVG与APF的工作原理 ver1.0
第1页
三代无功补偿技术的不断发展
第一代无功补偿 第二代无功补偿 第三代无功补偿
机械式投投切装置
晶闸管投切装置
基于电压源换流器
慢速无功
2010‐06‐07 SVG与APF的工作原理 ver1.0
快速无功补偿
SVC（Static Var Compensator：静止无功补偿器）
晶闸管控制电抗器（TCR：Thyristor Controlled Reactor） 晶闸管投切电容器（TSC：Thyristor Switched Capacitor） 晶闸管投切电抗器（TSR：Thyristor Switched Reactor） 开 关 投 切 电 容 器 / 滤 波 器 （ FC ： Fixed Compensator ， BSC ： Breaker Switched Capacitor/Filter） 以上各项组合
+ U + U + U + U
输出电压
+U 0 -U
1. 2. 3. 4. 5.
3U 2U U 0 -U -2U -3U
输出电压
链式SVG可独立分相控制，有利于解决系统的相间平衡问题，在系统受到扰动时， 更好的提供电压支撑； 所有链节的结构完全相同，实现模块化设计，便于扩展装置容量及维护 每相电路中可设置1～2个冗余链节，提高了装置的可靠性； 省去了连接变压器，减小了占地面积（不到SVC的一半），降低了装置成本和损 耗，效率可达99.2%及以上； 由于无大型变压器及电抗器，可制造成移动式设备，大大提高设备的使用率。
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不同触发角度下的TCR电流波形
第Hale Waihona Puke 页 SVG与APF的工作原理 ver1.0
SVC的缺陷
TSC/TCR均采用晶闸管，开通关断一次至少要20ms，远远 大于SVG的5ms，MCR型响应时间更是高达200-300ms，不能动 态无差的快速跟定负荷的变化； TSC属于有级调节，容易出现过补和欠补； TCR/MCR自身产生大量谐波，需另外配置滤波支路，不具 备有源滤波的功能； TCR/MCR/TSC采用大的交流电抗和电容器，占地面积大；
TCR/MCR/TSC 属于阻抗型补偿方式，低电压特性差，且受系统 参数影响大，容易和系统发生谐振，危害供电系统安全；
……
SVG与APF基本工作原理
SVG以大功率电压 型逆变器为核心， 通过调节逆变器 输出电压，使其 和系统电压形成 可调基波电压差 或谐波电压差， 从而控制注入系 统的无功电流或 谐波电流
SVG与APF的工作原理 ver1.0 第13页
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思源SVG成套装置的构成
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SVG与APF的工作原理 ver1.0
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SVG与电容器优化并联应用
固定电容或电抗提供基础的固定无功， SVG进行波动无 功的动态调节，并滤除谐波
2010‐06‐07 SVG与APF的工作原理 ver1.0 第16页
多重化变流器
变压器占地大，成本高 无冗余运行能力 磁非线性导致过电压和 过电流 绝缘由变压器承担
变压器隔离链式逆变器
具有冗余运行能力 各逆变单元可共用直流电容 变压器较复杂 绝缘由变压器承担
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SVG与APF的工作原理 ver1.0
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思源SVG采用链式结构
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SVG与APF的工作原理 ver1.0
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有源滤波器APF的工作原理
一种特殊的SVG，主要用于滤除谐波
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SVG与APF的工作原理 ver1.0
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SVG主电路方案
二/三电平变流器
器件直接串联 谐波较大 dv/dt大 绝缘要求高
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SVG与APF的工作原理 ver1.0
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SVC工作原理
空心电抗器电流是由一个可控 硅阀组控制。借助于对可控硅 触发相角的调整，就可以改变 流过空心电抗器的电流（基波 有效值），从而保证 SVC 在电 网接入点的无功量正好能将该 点电压稳定在规定范围内（电 网补偿）。或者，使该点总无 功量等于零（负荷补偿），也 就相当于功率因数等于1。
目前被最广泛使用的SVC，主要是TCR+BSC（FC）形式
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SVG与APF的工作原理 ver1.0
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TCR型SVC基本原理图
SVC可以被看成是一个动态的无功源。根据接入电网的需求，它可以 向电网提供无功（容性），也可以吸收电网多余的无功（感性）。 把电容器组（通常是滤波器组）接入电网，就可以向电网提供无功。 当电网并不需要太多的无功时，这些多余的容性无功，就由一个并 联的空心电抗器来吸收。
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第一代产品——机械式投切电容
固定补偿：电容器、电抗器和机械开关组成； FC固定补偿为70年代 最普遍的无功补偿方 式，随着电力电子的 应用，以及电力部门 的考核要求，固定补 偿不能满足系统无功 的变化，同时因为系 统谐波，FC补偿对谐 波放大形成极大的隐 患，该技术目前慢慢 被淘汰。
SVC简介