有源電力濾波器應用實(shí)例

0 引言

有源電力濾波器(Active Power Filter，APF)能對幅值和頻率都變化的諧波以及變化的無(wú)功功率進(jìn)行補償。與無(wú)源電力濾波器相比，APF具有高度可控性和快速響應特性，并能跟蹤補償各次諧波，自動(dòng)產(chǎn)生所需要的變化的無(wú)功功率，其特性不受系統影響，無(wú)諧波放大的危險，相對體積小、重量輕等突出優(yōu)點(diǎn)。

四川大學(xué)在多年跟蹤研究有源電力濾波技術(shù)的基礎上，經(jīng)過(guò)多次研制和實(shí)驗改進(jìn)，成功地研制了三相四線(xiàn)制、三相三線(xiàn)制、單相并聯(lián)型有源電力濾波器，投入試運行，運行效果良好。

1 有源電力濾波器的主要技術(shù)參數

1)電網(wǎng)參數三相三線(xiàn)或三相四線(xiàn)，380(1±10%)V，50(1±2%)Hz;

2)額定補償容量16~789 kV·A;

3)額定補償電流25～1 200 A;

4)諧波電流補償前THDi≤50%時(shí)，補償后THDi≤5%，補償前THDi>50%時(shí)，可補償總畸變THDi的90%以上;諧波次數n=2~21;

5)諧波電壓THDi≤5%，諧波次數n=2~21;

6)功率因數cos漬≥0.95;

7)響應速度約10 kHz;

8)過(guò)載能力不存在過(guò)載問(wèn)題，當系統中諧波較大時(shí)仍可繼續工作;

9)適應能力當系統阻抗與頻率發(fā)生波動(dòng)時(shí)，不會(huì )影響補償效果;

10)阻尼作用不會(huì )產(chǎn)生諧振或諧波放大，且對外電路振蕩具有阻尼作用。

2 有源電力濾波器的主要性能

1)在整流器帶阻感負載的情況下，負載電流畸變率較小(THDi≤50%)，APF 能夠對該條件下負載電流進(jìn)行補償，電網(wǎng)電流畸變率可下降到5%以下。

2)在整流器帶阻容負載的情況下，負載電流畸變率較大(THDi>50%)，對APF輸出電流能力要求較高，APF能夠對該條件下負載電流進(jìn)行補償，電網(wǎng)電流畸變率可補償90%以上。

3)在整流負載加一般感性負載的情況下，負載電流與電網(wǎng)電壓相位不一致且有畸變，存在無(wú)功電流分量和諧波，APF能對無(wú)功電流和諧波進(jìn)行補償且補償效果良好，電網(wǎng)功率因數可補償到接近于1。

4)當參考補償電流超過(guò)APF設計最大工作電流時(shí)，由于A(yíng)PF 有限流功能，APF 仍能繼續工作，不會(huì )出現過(guò)載，但這時(shí)負載電流將不能得到完全補償。

5)在有相間單相負載等存在造成三相不對稱(chēng)時(shí)，APF 能對三相不對稱(chēng)進(jìn)行補償，使電網(wǎng)電流變?yōu)槿鄬ΨQ(chēng)。

6)APF具有軟起動(dòng)的功能，起動(dòng)時(shí)不會(huì )產(chǎn)生很大的沖擊電流;對于斷續工作的非線(xiàn)性負載，APF能對斷續非正弦負載電流進(jìn)行補償，且重起動(dòng)過(guò)程平穩。

該有源電力濾波器可以在各種不同負載條件下穩定運行，直流側電壓平穩，輸出電流跟蹤準確，補償效果良好，工作時(shí)的噪聲小。

3 有源電力濾波器的實(shí)驗結果

1)30 kV·A有源電力濾波器在某廠(chǎng)180 軋機生產(chǎn)線(xiàn)上的試用情況如圖1、圖2所示。三相補償前后的諧波電流如表1所列。

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