APF经耦合变压器串接入电力系统,可等效为一个受控电压源。主要优点是补偿电网谐波电压和三相不平衡电压,消除电压型谐波源负载对系统的影响,以及系统侧电压谐波与电压波动对敏感负载的影响。
但是,串联型有源滤波器损耗较大,且各种保护电路也较复杂;同时串联型有源电力滤波器应用在直流系统中时,耦合变压器的系统接入侧很容易出现直流磁饱和问题,所以只在交流系统中采用。
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APF经耦合变压器串接入电力系统,可等效为一个受控电压源。主要优点是补偿电网谐波电压和三相不平衡电压,消除电压型谐波源负载对系统的影响,以及系统侧电压谐波与电压波动对敏感负载的影响。
但是,串联型有源滤波器损耗较大,且各种保护电路也较复杂;同时串联型有源电力滤波器应用在直流系统中时,耦合变压器的系统接入侧很容易出现直流磁饱和问题,所以只在交流系统中采用。
有源电力滤波器能解决变频器在应用中给电机带来影响:
电动机的效率降低和温升的问题
不论那种形式的变频器,在运行中均产生不同程度的谐波电压和电流,使电动机在非正弦电压、电流下运行。电力有源滤波器(APF)的原理:有源电力滤波器(APF)是通过电流互感器检测负载电流,并且通过内部的计算提取出有关负载电流的谐波成分。据资料介绍,以目前普遍使用的正弦波PWM型变频器为例,其低次谐波基本为零,剩下的比载波频率大一倍左右的高次谐波分量为:2u+1(u为调制比),高次谐波会引起电动机定子铜耗、转子铜(铝)耗、铁耗及附加损耗的增加,z为显着的是转子铜(铝)耗。因为异步电动机是以接近于基波频率所对应的同步转速旋转的,因此,高次谐波电压以较大的转差切割转子导条后,便会产生很大的转子损耗。除此之外,还需考虑因集肤效应所产生的附加铜耗。这些损耗都会使电动机额外发热,效率降低,输出功率减小,如将普通三相异步电动机运行于变频器输出的非正弦电源条件下,其温升一般要增加10%-20%。
谐波和有源滤波器有哪些关系?
如果正弦交流电压加在设备上,产生的电流却不是正弦交流电流,这样的设备就称为非线性阻抗设备,简称非线性设备。不是正弦波形的交流电就含有谐波成分,所以非线性设备也称为谐波源。
工业电网中主要的谐波源有三种类型:三相桥式整流回路在每一相的正负波形上都会产生波形变化,一个周期里就有六个非正弦的波形,所以称为六脉波设备。DOW有源电力滤波器(APF)还提供超前或滞后的无功电流,用于改善电网的功率因数,实现动态无功补偿。六脉波设备的谐波很有规律,会产生六的倍数加减1次数的谐波,即5、7、11、13、17、19……次谐波,而且随着谐波次数升高谐波幅值会逐渐降低,所以通常 只需要处理5、7、11、13次谐波。
这类设备包括有三相桥式整流器的所有设备、比如直流驱动器、变频器、软启动器,UPS电源等等,是目前工业用电设备中罪常见的一类谐波源。
类似工业电弧炉这样的设备工作时,电流波形变化很频繁,会分解出次数和幅值不断变化的谐波。非线性的单相设备,比如带有单相整流环节的电子仪器等等,因为三相不对称原因会在零线上形成3次零序谐波。
随着电网中非线性负荷及谐波源种类及数量的增加,其产生的谐波也越来越严重,急需治理。随着电网中非线性负荷及谐波源种类及数量的增加,其产生的谐波也越来越严重,急需治理。低成本的无源滤波技术是目前普遍采用的治理谐波的方法,此方法简单, 但存在一定的缺陷。有源滤波技术可以对频率和幅度都变化的谐波进行治理,但也存在初期投资大、运行效率低的缺点,为此,可以将有源滤波技术和无源滤波技术 结合起来使用,既可以使有源滤波器降低,又可弥补无源滤波器的缺陷,是一个很好的发展方向。
有源电力滤波器的技术特点
有源电力滤波器(APF: Active Power
Filter)以并联的方式接入电网,通过实时监测负载的谐波和无功分量,采用PWM变换技术,产生与谐波大小相等,
方向相反的电流注入供配电系统中,实现抑制谐波的功能。
有源电力滤波器基本特点
实时跟随、动态补偿
采用基于瞬时无功功率理论的检测技术,实时检测谐波电流,通过瞬时电流跟踪控制,自动跟踪电网谐波变化,具有高度可控性与响应性。
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天津市博宁电气设备有限公司
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