有源电力滤波器与电气控制原理图
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 (15)4.3I P-I Q法补偿谐波和无功电流的原理框图 (16)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。
有源滤波器 施耐德AccuSine产品介绍(hgh)
CBa
AccuSine
PMC&CEF
52
AccuSine设计选型指南
产品型号与尺寸－AccuSine/3L
产品 额定补偿电流(A)
额定电压(V) 额定频率(Hz)
防护等级 尺寸
(mm,高×宽×深) 重量(kg) 标准安装
电缆通道位置 进风通道
AccuSine/3L-50A 50
208～480 * 50/60 IP20
i(t)
S1 和S4 闭合
PMC&CEF
t
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AccuSine工作原理
补偿电流产生
S
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AccuSine工作原理
补偿电流产生
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AccuSine工作原理
补偿电流产生
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产品特点与优势
强大的人机界面
Ö方便操作与设置 Ö提供用户接点输出 ÖAccuSine/4L提供通讯接口
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SETUP
RUN
ENTER
STOP
F1
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ESC
1
2
3
《有源补偿APF》PPT课件
谐波基本概念
➢u(谐波t） 的基a本0 概 念（an cos nt bn cos nt） n 1
频率为1/T的分量为基波，频率为大于1的整数倍基波 （50Hz中国）频率的分量称为谐波。谐波次数为谐波 频率和基波频率的整数比。
➢电压HRHURnUn(和Un电/U1流) *H10R0I%n HRI n (In / I1)*100 %
谐波抑制和治理的解决方法
2.有源滤波器 有源滤波器的基本原理是从被补偿对象中检测出谐波电流， 然后由补偿装置产生一个与该谐波电流大小相等但极性相 反的补偿电流（并联型）或对应的谐波电压（串联型）， 从而消除电网中的谐波电流，使电网电流只含有基波分量。 与传统的LC滤波器相比，有源滤波器优点如下： ①.实现了动态补偿，可对频率和幅值都变化的谐波以及 变化的无功功率进行迅速的动态跟踪补偿。 ②.滤波器特性不受系统阻抗的影响，可消除与系统阻抗 发生谐振的危险。 ③.补偿无功功率时不需储能元件，补偿谐波时所需储能 元件容量不大。 ④.可同时对谐波和无功进行补偿，且补偿无功的大小可 做到连续调节，既可对一个谐波单独补偿，也可以对多个 无功和谐波源集中补偿，性价比合理。
• XDAPF通过外部CT测量负载电流或电网电流送到信号板进行处理，控 制板完成负荷谐波电流的计算和谐波电流补偿的闭环控制，并产生 PWM驱动信号到驱动板，驱动板驱动逆变器的IGBT从而将所需的补偿 电流输出到电网，完成谐波滤除的功能。
2 有源电力滤波器APF
谐波抑制和治理的解决 方法
1.无源滤波器 传统的抑制高次谐波的方法，是使用LC无源电力滤波器，一般是根据 谐振原理来工作。它具有结构简单、一次性投入低、运行费用低，它 在很宽的频率范围内呈现为低阻抗，可以抑制多个频率的谐波。在吸 收高次谐波的同时补偿无功功率，还具有改善负载功率因数的功能。 但由于结构原理上的原因，在应用中存在以下难以克服的缺点。 ①．由于调谐偏移和残余电阻的存在，调谐滤波器的阻抗等于零的理 想条件是不可能出现的，阻抗的变化大大妨碍了滤波效果，并且还存 在滤波器过负荷的可能性。 ②.只能抑制按设计要求规定的谐波成分。有时由于高次谐波的成分较 多，必须同时加入多个滤波器。这会使整个滤波器的成本和体积增加。 ③.随着电源侧谐波发生源的增加，谐波电流超量时，可能会引起滤波 器的过负荷。 ④.LC滤波器电路会因系统阻抗参数变化而发生与系统并联谐振问题， 从而使装置无法运行。 ⑤.对于特殊的谐波，当系统阻抗和频率变化时，有可能因与电源阻抗 并联谐振而产生“谐波放大现象”，使电路无法正常工作。 ⑥.消耗大量的有色金属，体积大，占地面积大。
有源滤波器的工作原理及应用
有源滤波器的工作原理及应用一、概述随着电力电子技术的迅猛发展和成熟，电力系统中的大型功率电子装置日益增多，在提高工业自动化水平和效益的同时，由于是各种使用传统相控整流技术的大容量非线性负荷，在运行过程中所产生的高谐波和低功率因数的运行状态，严重危害着电力系统的安全和电网供电质量。
针对电网谐波的复杂情况而研发的有源滤波器作为一款先进的电能质量治理产品，综合了电力电子技术、数字控制技术、数字信号处理技术等前沿技术，具有较高技术含量。
二、工作原理及容量选择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。
1.改造项目可以通过对电网的实测，得出谐波电流。
需要测试的量有：相电流有效值：I0,电流总谐波畸变率：THDi,那么可以根据如下的公式得到谐波电流有效值：上式中，IH表示总谐波电流含量。
2.新设计项目在变压器二次侧进行集中治理时，可以通过如下公式来估算：上式中，S表示变压器容量，K表示负荷率，U表示线电压。
一般情况下，K取0.5～0.7之间；而THDi根据不同行业的负载情况取不同的经验值三、有源滤波器的发展趋势有源滤波器是改善供电质量，净化电网污染的一种有效装置，自从七十年代提出以来，有源滤波技术得到了长足的发展，越来越多的有源滤波器投入了运行，无论从现实功能还是运行功率上都有明显进步。
目前，有源滤波器已经运用在提高电能质量，解决三相电力系统中终端电压调节，电压波动抑制，电压平衡改善以及谐波消除和无功补偿等问题上。
从近年来的研究和应用可以看出，有源滤波器的发展前景如下：（1）随着新型能源的发展，有源滤波器的运用范围得到极大扩展。
特别是新型能源发电后并入电网时，有源滤波器可减少其对电网产生危害。
（2）从成本和效率，以及扩大容量来说，模块化的有源滤波器系统将得到更加广泛得运用。
有源电力滤波器使用说明书
有源电力滤波器原理_APF_
上海容之自动化系统有限公司
简介 其他信息 APF 原理 APF 的应用行业? 谐波危害 谐波抑制的方法?
简介
APF（Active Power Filter）指的就是有源电力滤波器，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；
（4）对通信、电子或自动控制设备产生严重干扰。 （5）谐波电流使断路器遮断能力降低，导致断路器、接触器等不能安 全稳定工作。 （6）导致保护装置误动或拒动，导致区域性停电事故。 （7）使电力系统中各种测量仪表误差增加，甚至无法工作。 （8）干扰或影响各类低压电器的正常使用。 谐波抑制的方法? n 无源 LC 滤波装置
APF 相当于给谐波电流提供了接近于 0 的极低阻抗通道，以免谐波电 流注入系统。
其他信息
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
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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！
为适应谐波变化的情况，也常用可控硅对滤波器组进行动功补偿两个目标。
APF 滤波原理图
APF 也是并联接入系统，通过实时检测负载电流波形，得到需要补偿 的谐波电流成分，并将其反向，通过控制 IGBT 的触发，将反向电流注入供 电系统，实现滤除（抵消）谐波功能。另外，还可提供超前或滞后的无功 电流，用于改善电网功率因数、实现动态无功补偿。
有源电力滤波器拓扑结构及控制策略
有源电力滤波器拓扑结构及控制策略概述摘要按照不同的分类方式，对有源滤波器的拓扑结构进行了系统的分类，并指出其各自的优缺点；同时，对有源滤波器的构成和控制策略进行了分析和介绍。
此外，还对有源滤波器的设计步骤和参数选型给出了相应的阐述。
关键字有源滤波器；拓扑结构；控制策略；设计步骤1 主电路拓扑结构分类：从不同的观点出发，有源电力滤波器具有不同的分类标准。
根据接入电网的方式分类：根据接入电网的方式，有源电力滤波器可以分为串联型、并联型和串-并联型三大类。
串联型有源滤波器：串联型有源滤波器经耦合变压器串接入电力系统，如图1所示，其可等效为一个受控电压源，主要是消除电压型谐波以及系统侧电压谐波与电压波动对敏感负载的影响。
串联型有源电力滤波器应用在直流系统中时，耦合变压器的系统接入侧很容易出现直流磁饱和问题，所以只在交流系统中采用。
与并联型有源电力滤波器相比，由于串联型有源电力滤波器中流过的是正常负荷电流，因此损耗较大；此外，串联型有源电力滤波器的投切、故障后的退出及各种保护也较并联型有源电力滤波器复杂。
目前单独使用串联有源电力滤波器的例子较少，研究多集中在其与LC无源滤波器所构成的串联混合型有源电力滤波器上。
1.1.2 并联型有源电力滤波器并联型有源电力滤波器与系统并联等效为一个受控电流源，如图2所示。
有源滤波器向系统注入与谐波电流大小相等方向相反的电流，从而达到滤波的目的。
并联型有源电力滤波器主要适用于电流源型感性负载的谐波补偿，技术上已相当成熟，工业上已投入使用的有源电力滤波器多采用此方案。
与串联型有源电力滤波器相比并联型有源电力滤波器通过耦合变压器并入系统，不会对系统运行造成影响，具有投切方便灵活以及各种保护简单的优点。
但是当单独使用并联型有源电力滤波器来滤除谐波时，有源电力滤波器容量要求很大，这样会带来一系列的问题，如工程造价高、电磁干扰、结构复杂以及高的功率损耗等。
1.1.3 串-并联型有源电力滤波器串-并联型有源电力滤波器如图3所示，相关文献称之为统一电能质量调节器（UPQC）。
有源电力滤波器 无功补偿 无源电力滤波器
有源电力滤波器无功补偿无源电力滤波器北京华腾开元电气有限公司属于北京市高新技术企业，坐落于清华科技园区。
公司以清华大学电力系统国家重点实验室为技术依托单位，专业从事电力系统及其自动化领域理论研究、新技术转化、新产品开发及推广。
公司现有员工100余人，其中技术人员60余人，拥有博士、硕士40余名，85%来自清华大学。
公司注重知识创新，目前拥有9项产品专利，3项软件著作权，其中多项产品分别荣获省部级科学进步一等奖一项、二等奖三项、三等奖三项。
公司主要产品：HTAPF-I型有源电力滤波器有源电力滤波器产品概述随着电力电子技术的发展，各种整流器等电力电子装置在工业、交通运输和家用电器中的应用日益广泛，这些非线性负荷带来的谐波问题也日益严重。
谐波使电网损耗增加，占用系统容量，降低电网效率，导致继电保护设备拒动或者误动，干扰工业生产设备的正常运行，严重时导致大面积停电。
谐波电流在有无功补偿电容器等容性设备的电网中流动时，可能由于系统谐振而放大数十倍或者更多，导致电网设备过电压损坏等严重问题。
有源电力滤波器是解决电力系统谐波问题的新型方案，是谐波治理领域的最新成果。
北京华腾开元电气有限公司自成立以来一直跟踪技术前沿，致力于电能质量治理和电力节能设备的研制，开发出CleanPowerTM系列电能质量治理产品，其中HTAPF-I型有源电力滤波器响应速度快，具备连续补偿和动态跟踪补偿能力，谐波滤除率高，与无源滤波器相比不会与电网发生谐振而且还能有效抑制电网本身的谐振，同时根据设定可兼顾无功补偿和三相平衡，是国内有源滤波领域最先进的产品之一。
HTAPF-I型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。
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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
图2 Dow 3L主电路结构框图
图3Dow 4L主电路结构框图
Dow有源电力滤波器/APF主要由缓启动电路、LRC高频滤波电路、电抗器、IGBT逆变桥和储能电容组成。
各部分功能原理功能如下：
1）缓启动电路：该模块的主要功能是控制直流电容器组充电时可能引发的冲击电流，当直流电容器电压达到内部控制电路临界值，即可启动有源滤波器来做谐波电流补偿。
主要组成元件如下：
n 限流电阻
n 接触器
限流电阻的设置致使通过电能转换器而流入直流电容器的冲击电流被限制在一定程度的内，待控制电路下达启动指令时，电磁开关闭合并旁路限流电阻，使得电能转换器真正与电力系
统连接。
2）LRC高频滤波电路：LRC高频滤波电路为一安装在有源滤波器输出端的并联型无源滤波器组，其主要功能为吸收高频谐波电流，主要的组成元件如下：
n 串并联谐振滤波器
n 过电流保护继电器
n 异常跳脱控制装置
正常工作情况下，谐波电流滤波器和电力系统并接，吸收来自电能转换器运转时所产生的高频谐波电流。
LRC高频滤波电路设置有过电流保护继电器，当电能转换器工作异常时，则可能会引发大量高频谐波电流流入谐波电流滤波器，使得过电流保护继电器跳脱，而关闭有源滤波器达到保护功能。
3）高频电抗器：该电抗感器作为电能转换器与电力系统间的电力传输介面元件。
4）IGBT电能转换器：该电能转换器的主要功能在将电力系统所提供的能量转换成谐波补偿电流源，回馈至电力系统上，达到降低谐波的功能。
主要组成元件如下：
n IGBT电桥
n 驱动电路
n 电压浪涌缓冲器（Snubbers）
电能转换器的电桥由IGBT组成，采高频脉宽调制（PWM）技术驱动IGBT，以产生所需要的补偿电流波形，为了避免IGBT工作时产生的浪涌电压过高而造成破坏，IGBT电桥亦装置有
电压浪涌缓冲器。
5）直流电容器组：直流电容器组将来自电力系统的能量透过电能转换器的控制而加以储存，其由多只电容值相等的直流电容器并接而成。
电能转换器工作时除了输出欲补偿的谐波电流外，也在直流电容器组上建立稳定的直流电压。
光阴无言流淌，岁月无声的叩问着百味世事，彼此相视一笑，你在，我在，阳光还是那么明媚，日子还是那么温馨，你若安好，岁月无恙。
红尘陌上，择一方心灵的净土，种下文字的馨香，于文字中寻一份感悟，让心安暖；于岁月中守一份懂得，感恩生命。
朝霞暮露，四季更迭，花开花谢皆如画，月圆月缺皆如诗。
当时光辗转着记忆的年轮，当清风摇曳起祝福的风铃，我在风中优雅的翩跹，回味携手的光阴，淡淡的犹如一朵茉莉花，洁白淡雅，清香宜人。
在素色光阴里，有古韵婉转的琴音入耳，有清幽淡然的花香入鼻，有真情实意的友情入心，有相处不厌的爱入魂，温柔地牵起时光的手，用善待一朵花开的温婉，来守望一生的幸福。
人生会在知足中嫣然一笑，花香依旧。
凉风习习，花影阑珊，瓜果飘香，时光是多么轻盈、温柔和生动。
永远是多长，爱意有多浓，一切无足轻重，只想把此刻定格成温暖的笑靥。
回味，感恩，彼此执手的岁月，是多么知足和无悔。