APF產(chǎn)品選型指南文章

精品文檔有源電力濾波器選型指南晏祥彪，孟慶振，劉淮濤（南京亞派科技實(shí)業(yè)有限公司，江蘇省 南京市）摘要：本文主要介紹了南京亞派科技實(shí)業(yè)有限公司的有源電力濾波器特點(diǎn)，以及在不同行業(yè)內(nèi)如何進(jìn)行選型，在設(shè)計院如何進(jìn)行上圖等內(nèi)容。關(guān)鍵詞：有源電力濾波器；選型；上圖符號0 引言近年來，隨著電力電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用，電能得到了更加充分的利用。但電力電子裝置自身所具有的非線性也使得電網(wǎng)的電壓和電流發(fā)生畸變，這些高度非線性設(shè)備數(shù)量和額定容量的日益增大使得電力系統(tǒng)諧波污染問題日益嚴(yán)重，已成為了影響電能質(zhì)量的公害，對電力系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行造成極大的影響；而另一方面供電方及其電力系統(tǒng)設(shè)備、用戶及其用電設(shè)備對電能質(zhì)量的要求越來越高，這一矛盾使得人們對諧波污染問題越來越重視。有源電力濾波器，作為一種新型的諧波治理裝置，凸顯出了無源濾波裝置無可比擬的優(yōu)勢。它是利用可關(guān)斷電力電子器件，產(chǎn)生與負(fù)荷電流中諧波分量大小相等、相位相反的電流來抵消諧波的濾波裝置，既實(shí)現(xiàn)了動態(tài)跟蹤補(bǔ)償，又可以補(bǔ)償諧波和無功。有源電力濾波器可廣泛應(yīng)用于工業(yè)、商業(yè)和機(jī)關(guān)團(tuán)體的配電網(wǎng)中，如：電力系統(tǒng)、電解電鍍企業(yè)、水處理設(shè)備、石化企業(yè)、大型商場及辦公大樓、精密電子企業(yè)、機(jī)場港口的供電系統(tǒng)、醫(yī)療機(jī)構(gòu)等。有源電力濾波器的應(yīng)用，將會起到保障供電可靠性、降低干擾、提高產(chǎn)品質(zhì)量、增長設(shè)備壽命減少設(shè)備損壞等作用。 隨著有源電力濾波器的逐漸廣泛使用，針對不同行業(yè)，能夠快速進(jìn)行上圖、選型等就顯得日益重要。為了方便廣大設(shè)計人員或者用戶選型，本文對有源電力濾波器的選型方法以及上圖方法等進(jìn)行了著重介紹。 2歡迎下載。1、有源電力濾波器介紹1.1 有源電力濾波器的工作原理A-APF有源電力濾波器對負(fù)載電流iL進(jìn)行實(shí)時檢測，由諧波提取算法將iL中的諧波電流成份iLh分離出來后，進(jìn)行取反，并控制電力電子器件動作產(chǎn)生諧波補(bǔ)償電流iC，這樣就可以保證公用電網(wǎng)流入的電流為純正波形。如圖所示： 圖1 APF原理圖1.2 有源電力濾波器的主要技術(shù)特點(diǎn) l 動態(tài)響應(yīng)及時性（迅速）瞬時響應(yīng)時間100s，完全響應(yīng)時間7ms。 無源電力濾波器由于采用接觸器等投切，所以響應(yīng)速度較慢，一般要幾十毫秒。l 便捷及時的遠(yuǎn)程監(jiān)控功能（靈活）集中監(jiān)控：通信接口采用RS232、RS485、CAN、以太網(wǎng)接口，通信協(xié)議采用Modbus或IEC60870-5-103；選配 GSM短信功能模塊。l 補(bǔ)償效果獨(dú)立性（穩(wěn)定）A-APF的補(bǔ)償效果與配電系統(tǒng)阻抗及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)無關(guān)。無源電力濾波器會因系統(tǒng)阻抗的變化而存在放大諧波等危險。l 完善的設(shè)備保護(hù)功能（安全）具有過壓、欠壓、過溫、過載、缺相、短路、抗干擾等軟硬件保護(hù)功能，并能自動切除設(shè)備，確保設(shè)備自身及配電系統(tǒng)的用電安全。l 配套優(yōu)質(zhì)的零部件（優(yōu)質(zhì)）關(guān)鍵元器件全部精選國際一流零部件，保證設(shè)備質(zhì)量。l 豐富的并聯(lián)擴(kuò)容能力（可擴(kuò)）異容并聯(lián)，數(shù)量不限，方便后期擴(kuò)容改造。l 濾波效果（強(qiáng)效）有源濾波響應(yīng)負(fù)載變化，實(shí)現(xiàn)反灌電源的諧波7%。中性線最大濾波能力3倍于相線電流（適用于4L系列）。l 功率損耗?。ǜ咝ВM載時小于模塊總?cè)萘康?%。l 運(yùn)行噪聲?。ōh(huán)保）設(shè)備滿載運(yùn)行噪聲55dB（距離設(shè)備一米處），達(dá)到需要保持安靜區(qū)域的噪聲標(biāo)準(zhǔn)要求。1.3 有源電力濾波器和無源電力濾波器的對比有源、無源電力濾波器對比表 項目 名稱無源電力濾波器有源電力濾波器工作原理無源濾波器由LC等被動元件組成，將其設(shè)計為某頻率下極低阻抗，對相應(yīng)頻率諧波電流進(jìn)行分流，其行為模式為提供被動式諧波電流旁路通道。有源濾波器由電力電子元件和DSP等構(gòu)成的電能變換設(shè)備，檢測負(fù)載諧波電流并主動提供對應(yīng)的補(bǔ)償電流，補(bǔ)償后的源電流幾乎為純正弦波，其行為模式為主動式電流源輸出。諧波處理能力只能濾除固定次數(shù)的諧波動態(tài)濾除多次諧波系統(tǒng)或回路阻抗變化之影響系統(tǒng)阻抗變化時，存在諧波放大和系統(tǒng)諧振等危險不受影響負(fù)載增加之影響可能超載而損壞無損壞危險，能正常工作，僅濾波能力不足而已對負(fù)載變化響應(yīng)速度較慢（接觸器投切）快，7ms提供無功補(bǔ)償容量有級差無級差體積、重量大、重小、輕適用范圍諧波成分及大小相對穩(wěn)定，且諧波成分較簡單的場合諧波大小動態(tài)變化，諧波成分復(fù)雜的場合維護(hù)成本高低2 有源電力濾波器選型方法2.1 選型依據(jù)1) 設(shè)計方案的選擇 選用無源濾波器還是有源濾波器 采用集中補(bǔ)償還是就地補(bǔ)償2) 濾波器的額定電壓等級與頻率要與系統(tǒng)一致；3) 確定濾波器系列 有中性線：選用3相4線系統(tǒng)，即4L系列； 無中性線：選用3相3線系統(tǒng)，即3L系列。4) 確定濾波器容量 一般選取濾波器的額定補(bǔ)償電流與負(fù)荷諧波電流大致相等； 濾波器的額定補(bǔ)償電流大于負(fù)荷諧波電流濾波充分； 濾波器的額定補(bǔ)償電流適當(dāng)小于負(fù)荷諧波電流性價比高。2.2 容量確定及規(guī)格選型 APF規(guī)格選型的方法有兩種：1) 根據(jù)變壓器總?cè)萘亢脱a(bǔ)償效果要求，確定治理對象所屬行業(yè)，選擇不同的補(bǔ)償系數(shù)，最終確定所需容量大小，簡稱“方法一”。2) 根據(jù)不同類型的非線性負(fù)載的各自容量，按照其各自的諧波電流畸變率，確定各自所需補(bǔ)償電流的大小，最后疊加計算得出所需補(bǔ)償?shù)目傠娏?，簡稱“方法二”。方法一：根據(jù)變壓器總?cè)萘?，由下面的?jīng)驗(yàn)公式，確定所需補(bǔ)償APF容量：諧波電流，單位 A ：計算負(fù)荷額定容量，單位 KVA ：補(bǔ)償系數(shù)，一般在 0.0750.3之間 - 根據(jù)不同應(yīng)用場所的數(shù)值選取建議：1. 無特殊干擾的一般項目，如寫字樓、住宅樓等，補(bǔ)償系數(shù)選 0.0750.12。 2. 中等干擾的項目，如節(jié)能燈、電腦、復(fù)印機(jī)、打印機(jī)、空調(diào)相對集中的辦公樓、燈光照明比較多的體育場館和舞臺劇場、通信數(shù)據(jù)中心、銀行數(shù)據(jù)中心、電視演播中心、一般工廠等，補(bǔ)償系數(shù)選 0.120.225。 3. 強(qiáng)干擾的項目，如通訊基站、電弧爐、大型 UPS 設(shè)備、變頻器、焊接機(jī)、電鍍設(shè)備、整流設(shè)備等工廠，補(bǔ)償系數(shù)選 0.2250.3。 4. 個別諧波環(huán)境特殊的行業(yè)，治理標(biāo)準(zhǔn)不同，上述經(jīng)驗(yàn)公式可能無法直接使用，可根據(jù)具體情況另行處理。 計算選型示例1： 某高檔寫字樓，負(fù)荷計算容量為 1250KVA。負(fù)荷補(bǔ)償系數(shù)按寫字樓可近似選取 0.08；因此：參照APF型號系列表，可選擇 A-APF/4L-100A 有源電力濾波器。 方法二：根據(jù)負(fù)載類型確定APF規(guī)格。 電氣設(shè)備中常見非線性負(fù)載諧波含量如表1所示：表1 諧波含量表負(fù)載類型典型諧波含量（%）負(fù)載類型典型諧波含量（%）變頻器3350客戶電梯1530中頻感應(yīng)加熱電源3035六脈沖整流器2838LED燈1520十二脈沖整流器1012節(jié)能燈1530電焊機(jī)2558電子鎮(zhèn)流器1518變頻空調(diào)634開關(guān)電源2030UPS1025計算選型示例2： 某系統(tǒng)主要負(fù)荷為非線性負(fù)載變頻器和LED燈，其工作電流分別都為70A。則：變頻器的諧波電流=70A40%=28A； LED燈的諧波電流=70A20%=14A；負(fù)荷總諧波電流=28A+14A=42A。 參照APF型號系列表，可選擇 A-APF/4L-50A 有源電力濾波器。3 有源電力濾波器選型參照表為了方便進(jìn)行快速選型，首先將行業(yè)進(jìn)行分類，各行業(yè)所屬類別如表2所示。表2 行業(yè)分類 行業(yè)、場合所屬類別行業(yè)、場合所屬類別行業(yè)、場合所屬類別LED屏II煤礦III醫(yī)院辦公類I辦公樓I汽車充電站III銀行證券I玻璃廠III汽車制造III印刷III大型超市II商業(yè)廣場II影院II電鍍廠III石油化工III娛樂場所II電視演播中心II食品加工III造紙III電子加工III塑料加工III展覽中心II發(fā)電廠III隧道類照明II住宅樓I紡織III體育館II風(fēng)電廠III圖書館II鋼鐵III污水處理III港口III舞臺劇場II軌道交通III寫字樓I焊接III學(xué)校I機(jī)械加工III煙草III交通類照明II藥業(yè)III酒店I冶金III雷達(dá)基站III醫(yī)技樓II根據(jù)行業(yè)所屬類別及變壓器容量即可參照表3進(jìn)行選型。表3 選型表變壓器容量（kVA）IIIIII有源電力濾波器型號數(shù)量有源電力濾波器型號數(shù)量有源電力濾波器型號數(shù)量200A-APF/4L-30A1臺A-APF/4L-50A1臺A-APF/3L-50A1臺250A-APF/4L-30A1臺A-APF/4L-50A1臺A-APF/3L-50A1臺315A-APF/4L-50A1臺A-APF/4L-70A1臺A-APF/3L-70A1臺400A-APF/4L-50A1臺A-APF/4L-70A1臺A-APF/3L-100A1臺500A-APF/4L-70A1臺A-APF/4L-100A1臺A-APF/3L-120A1臺630A-APF/4L-100A1臺A-APF/4L-120A1臺A-APF/3L-150A1臺800A-APF/4L-100A1臺A-APF/4L-150A1臺A-APF/3L-200A1臺1000A-APF/4L-120A1臺A-APF/4L-200A1臺A-APF/3L-100A1臺A-APF/3L-150A1臺1250A-APF/4L-150A1臺A-APF/4L-100A1臺A-APF/3L-300A1臺A-APF/4L-150A1臺1600A-APF/4L-200A1臺A-APF/4L-300A1臺A-APF/3L-200A2臺2000A-APF/4L-200A1臺A-APF/4L-200A2臺A-APF/3L-200A1臺A-APF/3L-300A1臺2500A-APF/4L-300A1臺A-APF/4L-200A1臺A-APF/3L-300A2臺A-APF/4L-300A1臺4 有源電力濾波器上圖指南4.1 有源電力濾波器上圖符號有源電力濾波器上圖符號如下圖a、b所示。 4.2 APF上圖示例圖c APF上圖示意圖圖c所示為某醫(yī)院的有源電力濾波器上圖項目示意，該項目設(shè)計的有源電力濾波器容量為50A。5 總結(jié)本文著重介紹了APF的選型方法，且給出了快速選型的參照表。經(jīng)過許多實(shí)際工程案例證明，該選型方法及選型速查表是可行的，具有實(shí)際應(yīng)用價值。參考文獻(xiàn)1 彭海燕，王宏.有源電力濾波器的原理介紹及應(yīng)用.華北電力技術(shù)，2010年No.1 35372 GB/T14549-1993.電能質(zhì)量 公用電網(wǎng)諧波3 孫樹勤，林海雪.干擾性負(fù)荷的供電.中國電力出版社，19964 Sasaki H, Machida T. 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