有源電力濾波器應(yīng)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功功率進(jìn)行補(bǔ)償。與無源電力濾波器相比，APF具有高度可控性和快速響應(yīng)特性，并能跟蹤補(bǔ)償各次諧波，自動(dòng)產(chǎn)生所需要的變化的無功功率，其特性不受系統(tǒng)影響，無諧波放大的危險(xiǎn)，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(chǔ)上，經(jīng)過多次研制和實(shí)驗(yàn)改進(jìn)，成功地研制了三相四線制、三相三線制、單相并聯(lián)型有源電力濾波器，投入試運(yùn)行，運(yùn)行效果良好。

1 有源電力濾波器的主要技術(shù)參數(shù)

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

2)額定補(bǔ)償容量16~789 kV·A;

3)額定補(bǔ)償電流25～1 200 A;

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

5)諧波電壓THDi≤5%，諧波次數(shù)n=2~21;

6)功率因數(shù)cos漬≥0.95;

7)響應(yīng)速度約10 kHz;

8)過載能力不存在過載問題，當(dāng)系統(tǒng)中諧波較大時(shí)仍可繼續(xù)工作;

9)適應(yīng)能力當(dāng)系統(tǒng)阻抗與頻率發(fā)生波動(dòng)時(shí)，不會(huì)影響補(bǔ)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(fù)載的情況下，負(fù)載電流畸變率較小(THDi≤50%)，APF 能夠?qū)υ摋l件下負(fù)載電流進(jìn)行補(bǔ)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(fù)載的情況下，負(fù)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?qū)υ摋l件下負(fù)載電流進(jìn)行補(bǔ)償，電網(wǎng)電流畸變率可補(bǔ)償90%以上。

3)在整流負(fù)載加一般感性負(fù)載的情況下，負(fù)載電流與電網(wǎng)電壓相位不一致且有畸變，存在無功電流分量和諧波，APF能對無功電流和諧波進(jìn)行補(bǔ)償且補(bǔ)償效果良好，電網(wǎng)功率因數(shù)可補(bǔ)償?shù)浇咏?。

4)當(dāng)參考補(bǔ)償電流超過APF設(shè)計(jì)最大工作電流時(shí)，由于APF 有限流功能，APF 仍能繼續(xù)工作，不會(huì)出現(xiàn)過載，但這時(shí)負(fù)載電流將不能得到完全補(bǔ)償。

5)在有相間單相負(fù)載等存在造成三相不對稱時(shí)，APF 能對三相不對稱進(jìn)行補(bǔ)償，使電網(wǎng)電流變?yōu)槿鄬ΨQ。

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(xù)工作的非線性負(fù)載，APF能對斷續(xù)非正弦負(fù)載電流進(jìn)行補(bǔ)償，且重起動(dòng)過程平穩(wěn)。

該有源電力濾波器可以在各種不同負(fù)載條件下穩(wěn)定運(yùn)行，直流側(cè)電壓平穩(wěn)，輸出電流跟蹤準(zhǔn)確，補(bǔ)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(yàn)結(jié)果

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

2)30 kV·A 有源電力濾波器在某機(jī)場空調(diào)機(jī)房的試用情況及測試結(jié)果如表2所列。

3)100 kV·A 有源電力濾波器的實(shí)驗(yàn)情況如圖3、圖4所示。

4 結(jié)語

電力濾波器由于其優(yōu)異的動(dòng)態(tài)性能及它與無源電力濾波器之間在技術(shù)、功能上的互補(bǔ)性，受到各界越來越多的關(guān)注。使用有源電力濾波器進(jìn)行諧波抑制和/或基波無功補(bǔ)償，可以達(dá)到很好的效果，在技術(shù)上是可行的，在經(jīng)濟(jì)上是有很強(qiáng)競爭力的。