1、有源補償APFPPT課件有源補償APFPPT課件 以高新技術產業為支柱， 。主要從事交、直流電氣傳動系統、自動化控制系統及電力電子產品的開發與生產.與清華大學共同研制的主要電力電子產品：APF、SVG、MVD等。有員工300人，本科以上150人。注冊資金4000萬元。 以高新技術產業為支柱， 。主要內容諧波1 有源電力濾波器2 XDAPF系列有源電力濾波器3XDAPF的應用4主要內容諧波1 有源電力濾波器2 XDAPF系列有源電力濾波電網的諧波1電網的諧波1電網諧波污染 當正弦波電壓施加在非線性電路上時，電流就變成非正弦波，非正弦波電流在電網阻抗上產生將壓，會使電壓波形也變為非正弦波。對非正弦

2、波作傅立葉級數分解，其中頻率與工頻相同的分量稱為基波，頻率大于基波的分量稱為諧波。如今廣泛使用的負載大部分是非線性的，如整流器、變頻器、UPS、電梯、空調、節能燈（熒光燈）、復印機、家用電器等等，這些非線性負載會產生大量的諧波電流并注入到電網中，使電網電壓產生畸變，這種諧波“污染”會對電網和用戶產生嚴重的危害。另外，沖擊性、波動性負載，如電弧爐、焊接設備等在運行中不僅會產生大量的高次諧波，而且造成電壓波動，閃變和三相不平衡等電能質量問題，危害電網的安全運行。電網諧波污染諧波基本概念諧波的基本概念 頻率為1/T的分量為基波，頻率為大于1的整數倍基波（50Hz中國）頻率的分量稱為諧波。諧波次數為諧

3、波頻率和基波頻率的整數比。 電壓HRUn和電流HRIn電壓和電流總諧波畸變率諧波基本概念諧波的基本概念諧波的危害： .諧波對電網的影響。電網中廣泛使用補償無功的電容器，在一定的頻率下，可能滿足串聯或并聯諧振條件，當該次諧波足夠大時，就會造成危險的過電壓或過電流，這往往導致電氣元件及設備的損壞，嚴重影響電力系統的安全運行。此外，諧波電流在電網中的流動會在線路上產生有功功率損耗。導線的集膚效應引起的附加線路損耗比較大；嚴重的諧波畸變使斷路器的開斷能力降低，并可能損壞斷路器，民用建筑中，由于中性線一般較細（新標準已加大了N線導線截面），當大量的諧波（一般為三次諧波）從中流過時，會使導線過熱，破壞絕緣

4、，進而發生短路，引起火災。 諧波的危害： 諧波的危害：諧波對旋轉電機的影響。諧波對旋轉電機的影響主要是引起附加損耗和過熱，其次是產生機械振動、噪聲和諧波電壓。這些影響將縮短電機的壽命，情況嚴重時甚至會損壞電機。諧波對變壓器的影響。諧波源的諧波電流流入變壓器時，其主要影響是增加了它的銅損和鐵損。隨著諧波頻率的增高，集膚效應更加嚴重，鐵損也更大，引起變壓器的發熱。諧波還會引起變壓器的噪聲增大。 諧波的危害：諧波的危害：對繼電保護和電力測量的影響。電力系統中的諧波會改變保護繼電器的性能，引起誤動作和拒絕動作。當有諧波時，將會產生測量誤差。儀表的原理和結構不同，所產生的誤差也不相同，其對測量誤差的增大

5、是無法估量的。 諧波對通訊系統的干擾。諧波干擾會引起通訊系統的噪聲，干擾嚴重時會引起信號的丟失，甚至還可能危及設備和人身安全。 諧波的危害：對繼電保護和電力測量的影響。電力系統中的諧波高次諧波三相六脈波整流電路有哪些諧波 三相整流設備含有5、7、11、13等次（6n1）的高次諧波，含量為基波的1/5，1/7，1/11，1/131/（6n1）高次諧波含量為： 即高次諧波三相六脈波整流電路有哪些諧波 各類多相整流器產生的諧波次數 由右表可見，增加變流器的相數可有效地消除低次諧波，整流相數越多，所產生的諧波分量越少。目前在軋鋼機和電冶金、電解整流電源工程中多數采用12相、24相整流技術，對特大容量的

6、也采用36相、48相整流。交流電弧爐非對稱產生偶次諧波。整流相數注入電網的諧波次數65、7、11、13、17、19、23、251211、13、23、25、352423、253635、37各類多相整流器產生的諧波次數 整流相數注入電網的諧波次數65在民用低壓配電系統中的諧波源商業區、商場、寫字樓、辦公樓等設施的諧波危害同樣巨大，主要產生諧波的設備和裝置有：1. 整流器和整流設備；2. 影視設備： TV、TV監視器等；3. 計算機；4. 復印機： 含圖象復印機；5. 打印機；6. 傳真機；7. UPS電源系統；8. 電子控制照明裝置（如調光、電子熒火燈鎮流器等）；9. 電梯；10.空調（尤其是變頻

7、調速裝置）；11.焊機設備；12.微波爐；13.開關模式電源（SMPS）；14.磁性鐵芯設備；計算機產生以3次、5次和7次諧波為主的諧波，而筆記本便攜式計算機則產生的諧波頻譜更加廣泛。復印機產生以3、5、7、9、11、13次諧波為主的諧波。可變頻驅動裝置則產生以5、7次諧波最為明顯。三相供電有六個脈沖橋式可控硅整流器的UPS電源，則沒有3次諧波，而5、7次諧波則最為顯著。三相供電有十二個脈沖可控硅整流器時，那么11、13次諧波則最為顯著。而單相供電的UPS電源則以3次諧波為主。在民用低壓配電系統中的諧波源商業區、商場、寫字樓、辦公樓等設有源電力濾波器APF2有源電力濾波器APF2諧波抑制和治理

8、的解決方法1.無源濾波器 傳統的抑制高次諧波的方法，是使用LC無源電力濾波器，一般是根據諧振原理來工作。它具有結構簡單、一次性投入低、運行費用低，它在很寬的頻率范圍內呈現為低阻抗，可以抑制多個頻率的諧波。在吸收高次諧波的同時補償無功功率，還具有改善負載功率因數的功能。但由于結構原理上的原因，在應用中存在以下難以克服的缺點。 由于調諧偏移和殘余電阻的存在，調諧濾波器的阻抗等于零的理想條件是不可能出現的，阻抗的變化大大妨礙了濾波效果，并且還存在濾波器過負荷的可能性。 .只能抑制按設計要求規定的諧波成分。有時由于高次諧波的成分較多，必須同時加入多個濾波器。這會使整個濾波器的成本和體積增加。 .隨著電

9、源側諧波發生源的增加，諧波電流超量時，可能會引起濾波器的過負荷。 .LC濾波器電路會因系統阻抗參數變化而發生與系統并聯諧振問題，從而使裝置無法運行。 .對于特殊的諧波，當系統阻抗和頻率變化時，有可能因與電源阻抗并聯諧振而產生“諧波放大現象”，使電路無法正常工作。 .消耗大量的有色金屬，體積大，占地面積大。 諧波抑制和治理的解決方法1.無源濾波器 諧波抑制和治理的解決方法2.有源濾波器 有源濾波器的基本原理是從被補償對象中檢測出諧波電流，然后由補償裝置產生一個與該諧波電流大小相等但極性相反的補償電流（并聯型）或對應的諧波電壓（串聯型），從而消除電網中的諧波電流，使電網電流只含有基波分量。 與傳統

10、的LC濾波器相比，有源濾波器優點如下： .實現了動態補償，可對頻率和幅值都變化的諧波以及變化的無功功率進行迅速的動態跟蹤補償。 .濾波器特性不受系統阻抗的影響，可消除與系統阻抗發生諧振的危險。 .補償無功功率時不需儲能元件，補償諧波時所需儲能元件容量不大。 .可同時對諧波和無功進行補償，且補償無功的大小可做到連續調節，既可對一個諧波單獨補償，也可以對多個無功和諧波源集中補償，性價比合理。 諧波抑制和治理的解決方法2.有源濾波器 有源濾波器分類 并聯型有源電力濾波器 并聯型APF在系統中，相當于一個諧波電流發生器。檢測的信號經控制電路進行參考電流運算，得出補償電流的參考信號。該參考信號經主電路放

11、大，得出補償電流與負載電流中要補償的諧波及無功電流抵消，即得到所期望的與電網電壓同相的基波正弦電流，從而抵消了線路中的諧波電流，將電流側電流補償為正弦波。 串聯型有源電力濾波器 補償裝置工作時，APF相當于一個與負載串聯且受諧波電流控制的受控電壓源，它產生一個K倍于諧波電流的諧波電壓，因此，APF對諧波來講可等效為阻值為K的電阻，而對基波來講，其阻值K為零。 混合型有源電力濾波器 有源電力濾波器（APF）作為一種能動態抑制諧波的電力電子裝置廣受關注，并出現了眾多電路結構和控制方案，這其中，將傳統的無源濾波器和APF結合起來，互相取長補短，組成混合有源濾波器，也是當前APF研究領域的一個重要方向

12、。 有源濾波器分類 并聯型有源電力濾波器APF的原理 有源電力濾波器由兩大部分組成:即指令電流運算電路和補償電流發生電路(由電流跟蹤控制電路、驅動電路和主電路三部分構成）。 指令電流運算電路的核心是檢測出補償對象電流中的諧波和無功等電流分量。 補償電流發生電路的作用是根據指令電流運算電路得出的補償電流的指令信號，產生實際的補償電流。主電路目前均采用PWM變流器。APF的原理 有源電力濾波器由兩大部分組成:即指令電APF的原理APF的原理APF的原理APF的原理APF補償諧波APF補償諧波APF的特點APF的特點APF在低壓配電系統中的應用 我國低壓配電一般采用三相五線系統，有三根相線、一根中線

13、以及以及一根地線。在實際系統中，既有三相負載也有單相負載，不同的場合負載類型、數量、比例也不盡相同。在一般民用領域，三相負載較少，主要為單相負載。在配電施工時，根據負載狀況合理分配三相供電，以減小中線電流。隨著電子技術的不斷發展，各類電子設備、節能燈、熒光燈、變頻電器越來越多的應用于民用建筑中。而這些設備、燈具在不斷滿足人們生活的同時，也在向電網中注入大量的諧波電流。在負載較為集中的場合，其諧波含量甚至較工業企業更為嚴重。 諧波的危害有很多，在民用配電中最顯著地問題是中線電流過大。在民用建筑中，單相負載是主要負載，對于理想線性三相系統而言，如果三相負載是平衡的，中線電流為零。在實際中，如果沒有

14、諧波電流，三相負載分配得當，中線電流是很小的。然而，大量非線性負載產生的三次諧波在中線上是相疊加的，其不可能通過調整三相負載平衡而減小或消除。通過對某些場合諧波測試可以看到，中線上的電流可能超過相線。根據波形測量可以看到，中線上的電流幾乎全部為三次諧波電流。在三相四線配電系統上的相線上的諧波電流也主要為三次諧波。由三次諧波導致的中線電流過大會使中線發熱，嚴重的話回引起中線被燒著引起火災。同時，諧波電流作用在中線阻抗上產生中線電壓，中線也可能使人觸電，引起危險。過大的諧波電流也可能導致保護設備誤動作，引起未知原因的跳閘斷電現象。諧波也會增加線路和變壓器的損耗，浪費電能。APF在低壓配電系統中的應

15、用 我國低壓配電一般采用三相五線系XDAPF系列有源電力濾波器3XDAPF系列有源電力濾波器3XDAPF的應用范圍隨著電力電子技術的廣泛應用，如今各種負載大部分是非線性負載，如在化工、冶金、鋼鐵、煤礦和交通等部門大量使用各種整流設備、變頻器、電弧爐等，以及照明電器、娛樂設施，UPS、電腦、電梯、空調、復印機等等，這些非線性負載會產生大量的諧波電流并注入到電網中，使電網電壓產生畸變，這種“諧波污染”會對電網和用戶帶來越來越多的影響和危害。 XDAPF的應用范圍兩類XDAPF裝置先導倍爾提供兩種類型的APF裝置。第一種是適用于三相三線工業負載的3L型APF裝置，可適用于整流器、變頻器、大型UPS、

16、中頻爐、電弧爐等工業非線性負載。3L基本型可同時濾除250次諧波，響應時間小于1ms，是工業諧波負載的有效治理設備。3L-F型可提供動態基波無功補償和13次以內的諧波補償，可兼顧電壓閃變抑制、功率因數和諧波補償功能。兩種型號裝置都可以多臺并聯運行。第二種是適用于商用辦公大樓三相四線負載的4L型APF裝置，可適用于照明設備、電腦、UPS、電梯、變頻空調等在中線中產生三次諧波電流的負載。4L型可同時濾除250次范圍內的全部或選定次數的諧波，響應時間小于1ms，是工業諧波負載的有效治理設備。 兩類XDAPF裝置先導倍爾提供兩種類型的APF裝置。XDAPF的型號命名XDAPF的型號命名XDAPF的電氣

17、原理輸入開關合閘后，XDAPF通過限流電阻對直流電容器充電。當直流母線電壓達到額定值后，充電接觸器閉合，裝置開始工作。直流電容器為儲能元件并通過IGBT逆變器和接口電抗器向電網輸出補償電流；直流電容同時通過電源板為信號板、控制板和驅動板提供工作電源。XDAPF通過外部CT測量負載電流或電網電流送到信號板進行處理，控制板完成負荷諧波電流的計算和諧波電流補償的閉環控制，并產生PWM驅動信號到驅動板，驅動板驅動逆變器的IGBT從而將所需的補償電流輸出到電網，完成諧波濾除的功能。 XDAPF的電氣原理輸入開關合閘后，XDAPF通過限流電阻對XDAPF的電氣原理 XDAPF的電氣原理 瞬時無功的控制策略

18、瞬時無功的控制策略諧波電流檢測諧波電流檢測XDAPF的電氣原理XDAPF的電氣原理產品特性(1) 補償動態的無功功率；(2) 濾波系統的濾波效果受電力系統阻抗的影響小；(3) 濾波系統的濾波性能好：(4) 電力系統阻抗和濾波器之間不會產生串聯或并聯諧振：(5) 同一交流系統中其它濾波負載產生的諧波電流不會流入有源濾波器；(6) 系統中有源濾波器的容量比無源濾波器的要小的多，初始投資和運行費用都比較低。產品特性(1) 補償動態的無功功率；諧波治理的經濟效益 使用XDAPF系列有源電力濾波器后，配電系統將會得到以下好處：減小變壓器的附加損耗，降低噪聲，提升變壓器的帶載能力。減小流過配電線路的電流有

19、效值，提高功率因數，消除流過配電線路的諧波。從而大大減小線路損耗，降低配電線纜的溫升，提高線路帶載能力。減少控制設備和繼電保護裝置誤動作，提高供電的安全和可靠性。按照業界的經驗，有源濾波器濾除配電系統的諧波后，還可以節省5%15%電費，具體能節省多少，與配電系統的配置有關。另外， APF接入后，還能提升變壓器和配電線纜的帶載能力，相當于對系統進行了一次擴容，減少了系統在擴容方面的投入。減少由于諧波電流造成的設備(補償電容、熔斷器、照明等）的損壞幾率，有效降低維護費用。諧波治理的經濟效益 使用XDAPF系列有源電力濾波器后，配XDAPF3L系列可同時濾除260次的諧波電流IGBT高速開關（20k

20、Hz），可迅速濾除諧波輸出電流響應時間小于1ms自動限流于額定電流可以同時濾波和補償基波無功設計選型簡單，只需測量負載諧波電流大小可以多機（不大于10臺）并聯運行，便于擴展容量漢字液晶顯示界面，操作簡單可實現遠程監控6脈沖可控整流設備使用XDAPF3L前后效果比較電網電流 使用XDAPF前 使用XDAPF后波形諧波含量（THD）453.5%5次諧波41%2.9%7次諧波19%1.7%11次諧波7%1.7%13次諧波5%1.3%XDAPF3L系列6脈沖可控整流設備使用XDAPF3L前后效XDAPF3L實際補償效果測試XDAPF3L實際補償效果測試XDAPF4L系列可同時濾除250次范圍內的全部和

21、選型次數諧波電流IGBT高速開關（20kHz），可迅速濾除諧波有效消除因三次諧波產生的中線電流中線濾波能力為相線的三倍輸出電流響應時間小于1ms自動限流于額定電流可以同時濾波和補償基波無功可以多機（不大于5臺）并聯運行，便于擴展容量漢字液晶顯示界面，操作簡單可實現遠程監控 三相四線辦公設備使用XDAPF4L前后效果比較電網電流 使用XDAPF前 使用XDAPF后波形諧波含量（THD）753.9%3次諧波65%3.4%5次諧波23%2.9%7次諧波17%1.8%9次諧波25%1.3%11次諧波6%2.7%13次諧波5%1.0%XDAPF4L系列三相四線辦公設備使用XDAPF4L前后效果XDAPF

22、4L實際補償效果測試XDAPF4L實際補償效果測試XDAPF3L系列的技術指標工作電源380V20%；690V20%；50Hz/60Hz3Hz補償電流50A450A濾波效果電源電流THD5%濾波范圍260次全部或選定次數的諧波響應時間小于1ms過載保護輸出電流限流于100開關頻率20kHz顯示界面漢字指示燈運行，報警/故障信號輸出 繼電器輸出，運行、報警、故障界面操作觸摸屏安裝方式單機運行或不多于10臺并聯運行運行環境溫度 040oCXDAPF3L系列的技術指標工作電源380V20%；690XDAPF4L系列：工作電源380V20%；50Hz/60Hz3Hz補償電流20A120A濾波效果電源電

23、流THD5%濾波范圍250次全部或選定次數的諧波響應時間小于1ms過載保護輸出電流限流于100開關頻率20kHz顯示界面漢字指示燈運行，報警/故障信號輸出 繼電器輸出，運行、報警、故障界面操作觸摸屏安裝方式單機運行或不多于5臺并聯運行運行環境溫度 040oCXDAPF4L系列：工作電源380V20%；50Hz/60選型與安裝選型針對特定負載，首先做參數設計或現場諧波測試，然后根據需要達到的補償效果，確定需要的諧波補償方式和補償容量。采用XDAPF裝置時，可以實現局部負載補償、部分負載補償和總負載補償，以達到補償效果和投資的優化設計。本公司可以為用戶提供優化方案設計。安裝接線可以選擇單臺XDAP

24、F裝置和多臺XDAPF裝置并聯運行實現負載的補償。單機安裝方式 多機并聯安裝方式 選型與安裝選型單機安裝方式 多機并聯安裝方式 產品系列：XDAPF3L型號額定電壓(V)額定電流（A）額定頻率（Hz）尺寸寬mmX深mmX高mm重量(kg)安裝方式標準進線方式XDAPF3L-400/50F4005050/60800X600X1500140立式底部或頂部XDAPF3L-400/504005050/60800X600X1500140立式底部或頂部XDAPF3L-400/100F40010050/60800X600X1800180立式底部或頂部XDAPF3L-400/10040010050/60800

25、X600X1800180立式底部或頂部XDAPF3L-400/150F40015050/60800X600X1800250立式底部或頂部XDAPF3L-40060800X600X1800250立式底部或頂部XDAPF3L-400/200F40020050/60800X600X2200300立式底部或頂部XDAPF3L-400/20040020050/60800X600X2200300立式底部或頂部XDAPF3L-400/300F40030050/60900X600X2200400立式底部或頂部XDAPF3L-400/30040030050/60900X600X2200400立式底部或頂部XDAPF3L-690/100F69010050/60800X600X2200300立式底部或頂部XDAPF3L-690/10069010050/60800X600X2200300立式底部或頂部XDAPF3L-690/200F69020050/60900X600X2200500立式底部或頂部XDAPF3L-690/20069020050/60900X600X2200500立式底部或頂部XDAPF3L-690/300F69030050/601000X600X2200700立式底部或頂部XDAPF3L-690/300