CEI-APF有源滤波器

谐波危害

随着电力电子技术的广泛应用和发展，电力系统中非线性负载日益增多，如整流器、变频器、UPS、家用电器及计算机等。这些非线性负载会产生谐波电流并注入到电网中，使电网中的电压波形产生畸变，从而造成电网的谐波“污染”。另外，冲击性、波动性负载，如电弧炉、焊接设备等在运行中不仅会产生大量的高次谐波，而且会使电压波动、闪变、三相不平衡日趋严重，危害电网的安全运行。电网的谐波污染所产生的后果较为严重，概括起来主要有以下几个方面：

 

对供电设备的危害

▶  电力变压器和发电机损耗增大，产生过热，降低输出功率；

▶  电缆过热，绝缘老化；

▶  保护装置产生误动、拒动，直接危及电网的安全运行；

▶  电抗器、电力电容器过流发热，甚至烧毁；

 

对用电设备的危害

▶  伺服电机产生脉动，交流电机产生振动，噪音增大，甚至烧毁；

▶  晶闸管触发装置发生触发错误，导致设备出现故障；

▶  电网中广泛使用的各种仪表，如电压表、电流表、功率表和电度表等产生误差；

▶  对通讯系统产生干扰，降低信号的传输质量，破坏信号的正常传递，甚至损坏通信设备；

▶  照明设备和显示器产生闪烁；

 

对电网的危害

▶  谐波电流在电网中流动，增加电网损耗，影响电网及各种电气设备的经济运行；

▶  大大增加了电网中发生谐振的可能，而导致过电压或过电流，引发严重的事故；

行业存在的典型谐波源

与此同时，生产、生活过程的自动化和智能化以及各种复杂的精密设备，对电能质量也提出了更高的要求，因此谐波治理已成为电力系统亟待解决的问题。

 

谐波治理的意义

▶  减少谐波造成的损耗，节能增产，保护环境，减少谐波污染公共电网；改善供电系统电网效率和电力品质；

▶  减少供电系统变压器、断路器的扩容投资，相对增加变压器供电容量；

▶  谐波指标满足国家标准要求，其他电能质量指标有效改善；

▶  保护用电设备，减少设备维修及更换，延长用电设备的寿命；保证通讯、网络设备等的正常运行；

 

技术原理

 

如上图所示，断路器合闸后，CEI-APF首先通过预充电电阻对DC母线的电容器充电，这个过程会持续10秒钟，防止上电后对DC母线电容器的瞬间冲击。当母线电压Vdc到达额定值后，预充电接触器闭合。当CEI-APF失电时，接触器才会打开。

控制板PCB通过CT采集负载电流信号，谐波分离模块将其中的基波成分移去后，所得到的谐波成分送到调节和监控模块。该模块有两个功能，一是可以产生调节谐波电流给控制信号模块；二是对系统所有功能进行监测。控制信号模块产生驱动信号触发IGBT变换器，向系统反送补偿谐波电流。

 

效果解析

六脉波整流设备是工业系统中应用最为普遍的非线性负载，其谐波主要为5、7、11、13次。下图为CEI-APF系列有源电力滤波器在六脉波整流设备应用实例，图中黄色为补偿前录波电流，紫色为补偿电流，蓝色为补偿后录波电流，通过CEI-APF投入前后谐波含量对比可以看出，CEI-APF有源电力滤波器有强大的谐波抑制能力。

 

电气原理图（三相四线）

 

 

执行标准

▶  GB/T 3859.1-1993  半导体变流器基本要求的规定；

▶  GB/T 13422-1992  半导体电力变流器 电气试验方法；

▶  IEEE519-1992 电源系统的谐波控制的推荐实施规范和要求；

▶  GB/T14549-93 电能质量-公用电网谐波；

▶  GB/5 18481-2001《电能质量监测设备通用要求》；

▶  IEC61000-4-30 《测试和测量技术 电能质量测量方法》；

▶  JG/T417-2013 《建筑电气用并联有源电力滤波装置》

▶  YD/T 2323-2011 《通信用低压并联有源电力滤波器》

▶  JB/T 11067-2011 《低压有源电力滤波装置》

▶  DL/T 1216-2013 《配电网静止同步补偿装置技术规范》

▶  GB/T 3797-2005 《电气控制设备》

 

技术原理

 

高效滤波

选择高速信号处理器，采用最优双闭环控制技术，0.1ms动态响应速度，确保谐波检测准确、滤除率高，同时滤波范围广，可同时滤除2次到50次的谐波电流；设备自身具有完善的保护体制和智能控制方法，可以自动监测各部分的运行状况，并根据温度自动限流，保证装置长期稳定运行；同时避免与用户系统发生谐振，最大限度保障用户设备安全运行。

兼顾补偿

在滤波同时，兼容大范围的无功功率补偿（感性和容性），采用谐波和无功补偿的最优化策略，使用户电能质量的治理达到最优；可以与传统的无源滤波补偿装置组合使用，独特的控制算法确保二者之间完美的结合。

使用简洁方便

显示操作界面采用最新型触摸屏，操作简单方便；显示界面可以实时显示电压、电流、谐波等各参数；菜单设置灵活，可以选择消谐模式、无功补偿模式或谐波无功同时补偿模式，通过软件设定电流互感器变比及极性，根据需要设置目标功率因数以及输出电流大小，并可以实时故障记录和事件记录。

无需进行复杂的电网分析，设计选型简单，安装和操作容易，进线方式灵活，可选择顶部进线方式或底部进线方式，若选配特制的变压器，可以应用电压等级更高的场合。

运行安全可靠

考虑严酷工业环境需求，器件均经严格筛选，核心部件都采购自国际知名厂家，四级电磁兼容设计，完善冗余保护措施，确保装置能够长期稳定运行。

 

技术原理

▶  25~ 300A全系列产品

▶  模块、机柜两种结构模式

▶  谐波、无功及不平衡负载三种补偿模式

▶  大于97%工作效率，损耗小

▶  全数字控制方式

▶  同时滤除2~50次谐波，也可选择特定次数谐波滤除

▶  响应时间 <100μs ，全响应时间 <10ms（1/2周波）

▶  快速FFT及瞬时无功等五种算法模式

▶  7英寸全功能触摸屏监控系统

▶  可以实现相同及不同型号间有源滤波器无限并联