有源电力滤波器的要求及应用
有源电力滤波器(APF)
有源电力滤波器〔APF〕引言谐波电流和谐波电压的出现，对于电力系统运行是一种“污染〞，它们降低了系统电压正弦波形的质量，不但严重地影响电力系统自身，而且还危与用户和周围的通信系统。
近半个世纪以来，随着电力电子设备的推广应用，非线性负荷的迅速增加(例如电气机车、工业电炉等的应用)，特别是高压直流输电的运用，谐波污染问题日趋严重，并因此受到人们普遍的关注和重视。
减小谐波影响的技术措施可以从两方面入手：一是从谐波源出发，减少谐波的产生；二是安装滤波装置。
常见的滤波器包括无源滤波器、有源滤波器以与混合滤波器。
无源滤波器〔PF:Passive Filter〕也称为LC滤波器，是由滤波电容器、电抗器和电阻器适当组合而成的滤波装置。
无源滤波器的工业应用已经有相当长的历史，其设计方法稳定可靠、结构简单，但其滤波效果依赖于系统阻抗特性，并容易受温度漂移、网络上谐波污染程度、滤波电容老化与非线性负荷的影响。
此外，无源滤波器仅能对特定的谐波进展有效地衰减，而出于经济和占地面积方面的考虑，滤波器个数均是有限的，所以对谐波含量丰富的场合，无源滤波器的滤波效果往往不够理想。
与无源滤波器对应的是有源滤波器〔APF:Active Power Filter〕。
有源电力滤波器采用开关变换器消除谐波电流，克制了无源滤波器的缺点。
有源电力滤波器有着无源滤波器无可比拟的技术优势，因此越来越受到人们的关注。
1.有源滤波器的开展历史有源滤波器的思想最早出现于1969年B.M.Bird和J.F.Marsh的论文中。
文中描述了通过向交流电源注入三次谐波电流以减少电源中的谐波，改善电源电流波形的新方法。
文中所述的方法认为是有源滤波器思想的诞生。
1971年日本的H.Sasaki和T.Machida完整描述了有源电力滤波器的根本原理。
1976年美国西屋电气公司的L.Gyugyi和E.C.Strycula提出了采用脉冲宽度调制控制的有源电力滤波器，确定了主电路的根本拓扑结构和控制方法，从原理上说明了有源电力滤波器是一理想的谐波电流发生器，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根底。
有源电力滤波器的应用设计
力 滤 波 器 的发 展 前 景 。
［ 关键词 ］ 电力谐 波
Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａｎ ｄ ａｐ ｐｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ａ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｐｏ ｗｅ ｒ ｉｌ ｆ ｔ ｅ ｒ
Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｉ ｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ， ｔ ｈ ｅ ｈ ａ ｒ ｍ ｏ ｆ ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ ｈ ａ ｍｏ ｒ ｎ ｉ ｃ ｗ ａ ｖ ｅ ｗ ａ ｓ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ．Ｔ ｈ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ｔ ｈ ｅ ａ ｃ ｔ ｕ ａ ｌ ｐ ｒ ｏ ｊ ｅ ｃ ｔ ｃ ａ ｓ ｅ ，ｈ ｏ ｗ ｔ ｏ ｃ ｏ ｎ ｆ ｉ ｇ ｕ ｒ ｅ ｔ ｈ ｅ ａ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ
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ｂ ．产生 了附加谐波损耗 ， 降低了发 电， 输电及用 电设备 的效
谐 波电流 ：
在电力系统中有非线性负载 时 ， 电源以工频 ５ ０ Ｈ Ｚ供 电 ，
无 功两 部分 构成 ， 补偿谐 波能够 释放谐 波无功 占用 的系统 容
当工频 电压或 电流作用 于非 线性 负载时 ， 就会产 生不 同于正
弦波 的畸 变 电压 或 电流 ， 用傅 氏级 数 展 开 ， 可 以分 解 出除 ５ ０ Ｈ Ｚ的基波分量外 ， 还 有许 多高 于 ５ ０ Ｈ Ｚ的正 弦波分 量 ， 后
方案一配置 ９台 Ｉ Ｏ Ｏ Ａ Ａ Ｐ Ｆ ， Ｕ Ｐ Ｓ容量为 ４ Ｘ ５ ０ ０ ｋ Ｖ Ａ ． Ｃ ．配置方 案二 ： 进行无功补偿后 配置有源电力滤波器 ． 无功补偿量计算 ： 功率 因数 ｃ ｏ ｓ ｑ ￣ 从０ ． ６补偿至 ０ ． ９，
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。
有源电力滤波器标准
有源电力滤波器标准有源电力滤波器是一种用于消除电力系统中谐波和干扰的重要设备，其标准化对于保障电力系统的稳定运行和质量具有重要意义。
本文将对有源电力滤波器标准进行详细介绍，包括标准的制定背景、内容要点、实施意义等方面进行分析。
首先，有源电力滤波器标准的制定背景是电力系统中谐波和干扰问题日益突出，给电力设备和系统带来了严重的影响。
为了解决这一问题，有源电力滤波器应运而生，并得到了广泛的应用。
然而，由于缺乏统一的标准，导致了产品质量参差不齐，对电力系统的稳定性和安全性构成了威胁。
因此，有源电力滤波器标准的制定势在必行。
有源电力滤波器标准的内容主要包括产品的技术要求、测试方法、质量控制等方面。
其中，产品的技术要求是标准的核心内容，包括了滤波器的额定电压、额定频率、谐波抑制能力、响应时间等重要指标。
此外，测试方法是保证产品符合标准要求的关键，只有通过科学严谨的测试方法，才能真实可靠地反映出产品的性能和质量。
质量控制则是标准的落实和执行过程中的关键环节，通过对产品的生产、检验、出厂等环节进行严格控制，确保产品的质量稳定可靠。
有源电力滤波器标准的实施意义主要体现在以下几个方面。
首先，标准的实施将有助于规范市场秩序，提高产品的质量水平，保障用户的权益。
其次，标准的实施将促进企业技术创新和产品升级，推动行业的健康发展。
最后，标准的实施将有助于提高电力系统的稳定性和可靠性，保障电力供应的安全稳定。
综上所述，有源电力滤波器标准的制定对于保障电力系统的稳定运行和质量具有重要意义。
通过对标准的制定背景、内容要点、实施意义等方面进行详细的分析，可以更好地认识和理解有源电力滤波器标准的重要性，促进标准的落实和执行，推动电力系统的健康发展。
有源电力滤波器使用说明书
有源电力滤波 标准
有源电力滤波标准有源电力滤波技术是一种用电子器件来控制电力系统中的谐波和电磁干扰的方法。
在现代电力系统中，各种电子设备的使用越来越广泛，这些设备产生的谐波和电磁干扰对电力系统的稳定性和安全性造成了严重影响。
有源电力滤波技术的应用可以有效地解决这些问题，提高电力系统的质量和可靠性。
有源电力滤波技术的标准是指对该技术在实际应用中的要求和规范的总称。
制定有源电力滤波技术的标准，可以促进该技术的发展和推广，保障电力系统的稳定运行，保护用户设备的安全和可靠性。
同时，标准化还可以促进不同厂家生产的有源电力滤波器件之间的兼容性和互操作性，为用户提供更多的选择。
有源电力滤波技术的标准应包括以下内容：一、技术要求，包括有源电力滤波器件的性能指标、工作原理、控制策略等方面的要求。
例如，有源电力滤波器件应具有良好的谐波抑制效果，能够实现快速响应和准确跟踪电网谐波变化，能够适应不同的电力系统工况等。
二、安全要求，包括有源电力滤波器件在安装、使用和维护过程中的安全要求。
例如，有源电力滤波器件应具有过载保护功能，能够在发生故障时自动切断电力系统，避免对其他设备造成损坏。
三、测试方法，包括有源电力滤波器件性能测试的方法和要求。
例如，应规定有源电力滤波器件在实验室和现场测试时的测试条件、测试装置和测试步骤等。
四、质量控制，包括有源电力滤波器件生产、检测和质量控制的要求。
例如，应规定有源电力滤波器件的生产线和检测设备应具备的技术水平和能力，生产过程中应采取的质量控制措施等。
五、标志和包装，包括有源电力滤波器件的标志和包装要求。
例如，应规定有源电力滤波器件应在外包装上标明产品型号、生产厂家、生产日期等信息，以便用户正确选择和使用。
六、其他，包括有源电力滤波技术标准的修订和管理等内容。
有源电力滤波技术的标准制定应遵循科学、公正、公开、民主的原则，充分考虑用户、厂家、科研单位和监管部门的意见和需求，确保标准的科学性、实用性和可操作性。
有源电力滤波器设计
有源电力滤波器设计有源电力滤波器是一种常用的电力滤波器，主要用于滤除电力系统中的谐波和噪声，并保证电力系统的正常工作。
本文将介绍有源电力滤波器的设计原理、电路组成及其在电力系统中的应用情况。
一、有源电力滤波器的设计原理有源电力滤波器的设计原理是通过对电源电流进行控制，将谐波电流补偿成正弦波电流。
其控制电路由电流检测、控制器、功率放大器等组成，主要原理是将电源电流分为两部分，一部分是有源滤波器生产的电流，另一部分是来自负载的电流，利用有源电力滤波器对负载电流进行控制，使得负载电流与有源滤波器生产的相位相反，相加后产生的电流就是正弦波电流。
二、有源电力滤波器的电路组成有源电力滤波器的电路组成主要包括电源、电流传感器、控制器、功率放大器和输出滤波电阻等。
其中，电源提供电力滤波器的工作电压，电流传感器测量电源电流大小和相位，控制器计算出相应的控制信号，功率放大器对控制信号进行放大，输出滤波电阻则起到滤波的作用。
三、有源电力滤波器在电力系统中的应用情况有源电力滤波器在电力系统中的应用情况主要是用于滤除电力系统中的谐波和噪声，从而保证电力系统的正常工作。
在实际应用中，有源电力滤波器广泛应用于工业控制、UPS、电力仪器等领域，具有以下优点：1、高效率：有源电力滤波器可以通过对负载电流进行控制，实现谐波消除的效果，可以比被动滤波器更高效地滤波。
2、可靠性高：有源电力滤波器具有自动控制的功能，能够自动检测电流信号，调节电路输出，确保电力系统的稳定运行。
3、适应性强：有源电力滤波器可以根据负载变化自动调节电路输出，适应各种不同工作状态下的负载需求。
总之，有源电力滤波器是一种可以高效滤除电力系统中谐波和噪声的电力滤波器，具有高效率、可靠性高以及适应性强等优点。
其在电力系统中的应用已经非常广泛，并且随着技术的不断进步和完善，有望在未来电力系统的滤波应用中发挥越来越重要的作用。
有源电力滤波器
有源电力滤波器
有源电力滤波器（Active Power Filter-APF）的主要缺点： 虽然有源电力滤波器与其他电力电子装置相比，具有功能强大、补偿谐波、运行灵活等诸多优 点，但是，正是由于有源电力滤波器这些优点，也使有源电力滤波器拥有了其他装置所没有的 技术、经济难点: (1)主电路中的功率器件的开关频率问题。补偿的谐波次数越高，对功率器件开关频率的要求越 高，随着开关频率的增加，开断能力受到更为严峻的考验，同时开关损耗与散热问题也会变得 严峻起来。 (2)主电路中的功率器件的开关控制问题。由于需要对很宽的频谱范围内的电压、电流进行控制， 高频跟踪控制带来的对检测与控制的实时性的严格要求增加了控制系统的设计难度，另外，单δ 控制不再适用，需要使用PWM控制技术，控制算法变得复杂起来。 (3)高频功率器件的容量问题。由于目前的技术水平的限制，开断频率越高，能够制造出的单个 功率器件的容量越小，制造难度越大，成本越高，实际的有源电力滤波器容量小与作为广义无 功功率补偿装置使用时需要承受很大的功率容量之间的矛盾目前不能很好解决，因此还需要使 用其他补偿器来补偿大量的基波正序无功功率。 (4)降低装查的价格并使其多功能化。有源电力滤波器能消除高次谱波，还能提高电力系统稳定 性，抑制闪变和补偿无功，一机多用最为经济，也符合电力系统发展的需要。然而有源滤波器 造价较高，与Lc滤波器是不可比报的。如何提高装置的性价比，是电力电子器件制造技术面临 的问题。 (5)降低损耗提高装置可靠性。这方面的主要工作包括，采用合理的开关频率，选择适当的吸收 回路以提高装置的使用效率；采用可靠的保护技术等。
有源电力滤波器
有源电力滤波器（Active Power Filter-APF）的使用方式： 有源电力滤波器可单独使用，也可与其他电能质量控制设备级联使用， 主要拓扑结构有： 1. 多电平有源电力滤波器 2. 并联有源滤波器 3. 串联型有源滤波器 4. 有源/无源滤波器级联
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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；
4）不吸收上游谐波电流：配装了有源电力滤波器的设备可以应用在任何电网环境中，有些电网会有较大的谐波电压，设备级的谐波滤波器不允许吸收来自上游的谐波电流，否则，当上游谐波较大时，会导致滤波器过载。
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：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频率。
现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。
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。
有源电力滤波器主要应用场合
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。