有源电力滤波器(APF)基础知识介绍.pdf

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1、有源电力滤波器（APF）基础知识介绍姚海瑞2013-05-21WeifanTechnology主要内容1谐波和谐波分析2谐波治理方式及APF工作原理3我司APF系统架构及操作说明4部分厂家APF产品介绍5APF选型及应用场合注意事项WeifanTechnology1谐波及谐波分析1.1谐波来源广义地说，有非线性元件存在的地方就有谐波WeifanTechnology1谐波及谐波分析1.1谐波来源常见谐波负载的谐波含量WeifanTechnology1谐波及谐波分析1.2谐波的危害WeifanTechnology1

2、谐波及谐波分析1.3谐波相关概念非正弦电流i(t)a0cnsin(ntn)n1N次谐波电流含有率HRInInHRI100%nI1谐波电流含量2IHInn2电流谐波总畸变率THDiIHTHD100%iI1谐波与功率因数之间的关系PUIcosIcosIcoscos1111111SUII2I2I2I2THD21THD2WeifanTechnology1H11ii1谐波及谐波分析1.4谐波电流允许值谐波允许标准当公共连接点处的最小短路容量不同于基准短路容量时

3、，可按如下公式修正：SK1IInhpSK2式中Sk1——公共连接点的最小短路容量Sk2——基准短路容量Ihp——表中第n次谐波电流允许值In——短路容量为Sk1时的第n次谐波电流允许值WeifanTechnology2谐波治理方式及APF工作原理2.1谐波治理方式WeifanTechnology2谐波治理方式及APF工作原理2.2APF工作原理iiiLoad1hiiAPFhiiiisLoadAPF1WeifanTechnology2谐波治理方式及APF工作原理2.3APF拓扑结构uaiSiL谐CT波电源

4、负载ubPT控制系统源负CTuc荷信号检测投切控制iCuabciL.abciC.abcUdcDSP+FPGAC软启动装置L谐波电流计算变流单元UdcIGBT驱动远程监控iC*Uref+-连接电抗器变换器-电流跟电压+驱动电路调节器Udc踪控制WeifanTechnology2谐波治理方式及APF工作原理2.4逆变基本原理WeifanTechnology2谐波治理方式及APF工作原理2.4逆变基本原理WeifanTechnology2谐波治理方式及APF工作原理2.5PWM的基本理论u>OωtWeifanTechnolog

5、y2谐波治理方式及APF工作原理2.5PWM的基本理论PWM波形可等效为各种波形：面积等效原理20V0V-20V0s5ms10ms15ms20ms25ms30msWeifanTechnology2谐波治理方式及APF工作原理2.6三角波比较PWM控制WeifanTechnology2谐波治理方式及APF工作原理2.7主要参数对控制系统的影响diUUULLUSLIIdtUs负载a)直流侧电压Udc选择ILULb)直流侧电容C的选择c)开关频率（平均）f大小UI的选择APFd)连接电抗器L大小的选择WeifanTec

6、hnology2谐波治理方式及APF工作原理2.7主要参数对控制系统的影响（1）Udc越大，ic变化越快，但是器件耐压要求越高；（2）当Udc一定时，电容值越小，则直流母线电压波动越大，影响有源电力滤波器的补偿效果；电容值越大，则直流母线电压波动越小，但是电容体积和造价都会增加；（3）电感值L越大，电流的纹波越小，但补偿电流变化率就越小，电流跟踪能力就越弱；电感值越小，电流变化率越大，有源电力滤波器的动态响应速度越快，但电流变化就越剧烈，电流的纹波就越大（4）开关频率f越高，ic纹波越小，可以补偿的谐波次数越高，但对器件

7、的要求越高，开关损耗也增大；开关频率越低，ic纹波电流越大，补偿效果越差WeifanTechnology3我司APF系统架构及操作说明3.1WAPF样机WeifanTechnology3我司APF系统架构及操作说明3.2WAPF功率单元测试（与SVG功率单元类似）WeifanTechnology3我司APF系统架构及操作说明3.2WAPF功率单元测试WeifanTechnology3我司APF系统架构及操作说明3.3WAPF操作说明（1）查线，检查通短路，特别注意传感器的方向（2）上电，查看有无异常（3）上电，测试过压、

8、过流、过温、驱动保护等（可以将过流、过温、驱动保护等方案做成一块测试板）（4）空载，升压，观察电压是否能够稳住（5）发不同等级的谐波电流，看系统是否稳定WeifanTechnology3我司APF系统架构及操作说明3.4WAPF实验结果WeifanTechnology3我司APF系统架构及操作说明3.4WAPF实验结