APF有源滤波装置 无功补偿及滤波装置

一、APF有源滤波装置 功能：

ANAPF系列有源电力滤波器通过电流互感器采集系统谐波电流，经控制器快速计算并提取各次谐波电流的含量，产生谐波电流指令，通过功率行器件产生与谐波电流幅值相等方向相反的补偿电流，并注入电力系统中，从而抵消非线性负载所产生的谐波电流。

二、APF有源滤波装置 应用范围：

适用于并联在含谐波负载的低压配电系统中，能够对动态变化的谐波电流进行快速实时的跟踪和补偿。

三、订货范例：

具体型号：ANAPF150-380/BGL

技术要求：谐波补偿电流150A，线电压等级380V 。

接线方式：三相四线

安装方式：立柜式

互感器接线方式：负载侧

四、技术参数：

五、产品选型：

六、产品介绍：

ANAPF板载式有源滤波装置是我公司研发的电能补偿装置的一种，采用现代电力电子技术，基于高速全数字控制方式的数字信号处理技术制成的新型电力谐波治理设备。它由指令电流运算电路和补偿电流发生电路两个主要部分组成。与传统无源滤波器（相当于给谐波电流提供了接近于0的低阻抗通道，以免谐波电流注入系统）相对比，有源滤波装置通过IGBT逆变模块实现了各次谐波的动态滤除。

6.1 ANAPF板载式有源滤波装置工作原理

ANAPF板载式有源滤波装置可以通过外部电流互感器，实时检测负载电流，并通过内部DSP计算，提取并计算出负载电流的谐波成分，然后通过PWM信号发送给内部IGBT，控制逆变器产生一个和负载谐波电流大小相等，方向相反的谐波电流注入到电网中抵消对应谐波电流，达到滤波目的。工作原理图及补偿示意如图1所示。

图1 ANAPF工作原理及对应波形示意

6.2 ANAPF板载式有源滤波装置结构介绍及优势分析

ANAPF板载式有源滤波装置相较于公司前期的立柜式产品来说，体积更小、重量更轻、方便安装、更美观，这对产品的结构安排和内部集成度有了更高的要求。

6.2.1抽屉式模块

抽屉式板载模块外观如图所示：

其主要参数如下：

外形尺寸485×610×275 （宽*深*高）

额定电流：50A（可按照需求适当提高）

额定电压:AC380V

接线方式:三相三线或三相四线

进线方式：后进后出

额定频率：50Hz

模块壳体颜色：RAL9004

防护等级：IP20

质量：50KG

6.2.2壁挂式模块

壁挂式板载模块外观如图所示：

其主要参数如下：

外形尺寸485×275×610 （宽*深*高）

额定电流：50A（可按照需求适当提高）

额定电压:AC380V

接线方式:三相三线或三相四线

进线方式：上进上出

额定频率：50Hz

模块壳体颜色：RAL7035

防护等级：IP20

质量：50KG

接线示意图如下：

其中壁挂式结构适用于负荷容量较小或场地紧凑的场合，一般为单柜独立运行时使用；抽屉式结构多采用多模块并联安装在抽屉柜体中的安装方式，可根据实际补偿容量需求增减柜体内模块数量，适用于大负荷容量的场合。目前我司常规产品较大的为6个模块组合，并且正在向更多模块数，更大容量化方面研究与发展。其抽屉柜安装效果图如图4所示。

该方式相对于传统整柜式有以下几项优点：

（1）每个模块容量为50A（可在适当范围内浮动），相同的柜体格局下有更多容量选择，并可根据客户实际需求增加模块数量至6个以上（需加宽柜体尺寸，效果可参照图5）；

（2）可根据负载使用变化随时增、减APF设备的容量（加、减模块数量即可，并对人机界面作相应参数设置）；

（3）每个模块单独安装散热单元，并可在柜体上加装散热风扇，散热效果良好，故障率低；

（4）多个模块之间虽有通讯连接，但各台的故障并不会相互影响其它模块继续工作（补偿容量会相应减小）；

（5）后期维护方便，可实现故障模块单独维修、更换。

（6）结构精巧，设计灵活，可作为零部件（模块）单独购买，嵌入第三方柜体；柜型外观、尺寸的改变基本不影响内部安装和整体使用效果。

（7）生产周期短，即使是非常规要求产品亦能保证及时投入使用，确保客户经济利益。

图4 模块化组合式安装示意图                                     图5 两列模块组装效果示意图

七、应用案例

ANAPF在数据机房的应用

▲ 项目背景：

常熟智慧城市是一个市民卡信息中心，其中包括大型数据机房，对电能质量要求非常高；为了提高供电可靠度，采用大量的UPS作为设备电源，机房内还包含空调设备、照明设备等。此类电力电子设备皆属于非线性负载，在使用过程中会产生大量谐波并注入系统中，主要以5次、7次为主；如果不进行谐波治理，对电网造成严重的污染，也影响机房中其他敏感设备，比如导致通信数据错误，甚至瘫痪、中断，降低了配电系统的性、可靠性。

▲ 治理方案：

根据以往测量经验进行谐波分析与估算，谐波主要由UPS和一些非线性直流电源产生，供电系统由2台800kVA变压器及其一台800kW发电机组成，采用集中治理方案，在每台变压器下加装300A有源电力滤波器，由两台150A并机实现，型号为ANAPF150-380/BGL，来自动跟踪补偿负载产生的谐波电流，保证整个系统可靠运行。

▲ 治理效果：

图4-1治理之前A、B、C、N相电流波形和电流频谱

由图可以看出，治理前，N线电流较大，3次、5次、7次等谐波频次含量较大；治理后，N线电流明显降低、各次谐波电流得到抑制，提高了供电系统的稳定性，了谐波对通信系统影响的危害，收到了良好的运行效果。

▲ 安装现场：

图4-2 安装现场