谐波抑制与有源滤波装置的应用

　　4　ANAPF有源电力滤波装置的应用

　　有源电力滤波器可广泛应用于工业、商业和机关团体的配电网中，如：电力系统、电解电镀企业、水处理设备、石化企业、大型商场及办公大楼、精密电子企业、机场/港口的供电系统、医疗机构等。根据应用对象不同，ANAPF系列有源电力滤波装置的应用将起到保障供电可靠性、降低干扰、提高产品质量、增长设备寿命减少设备损坏等作用。

　　4.1　主要应用范围及场合

　　1)机场：主控室、计算机房、广播系统、EIB灯光调光系统等。

　　2)医院：ICU(重症监护室)、MRI(磁共振成像)、手术室、医学成像室、放疗科等。

　　3)剧场、体育馆：解决由于谐波造成的EIB调光设备及其它控制设备的损坏。

　　4)学校：精密实验室、机房、网络中心等。

　　5)研究所：精密仪器、机房、高精密设备集中区域等。

　　6)大型商场：解决由于节能灯大量应用造成的谐波问题。

　　7)银行：计算机中心、营业部计算机、安防系统等。

　　8)税务、工商：大型计算机中心等。

　　9)电信机房：移动基站

　　10)工厂：生产线的PLC、计算机控制设备、高精度机床、PCS系统、计量/称重系统等。

　　11)电视台：图像设备、调光设备、计算机等。

　　4.2　ANAPF有源电力滤波装置应用实例

　　项目背景

　　某企业是一家单晶硅制造企业。单晶硅建设项目具有巨大的市场和广阔的发展空间。近年来，各种晶体材料，特别是以单晶硅为代表的高科技附加值材料及其相关高技术产业的发展，成为当代信息技术产业的支柱，并使信息产业成为全球经济发展中增长快的先导产业。其生产工艺多分熔融加热或直流加热，由于采用半导体可控整流方式，本身工作过程中会产生非常大量的电流谐波，对电网造成谐波污染，这些谐波使得精密仪器精度失准甚至误动作，破坏了系统的无功补偿，造成系统供电损耗的增加及损坏补偿电容器等，对于单晶硅复杂的生长过程以及后期的精密加工流程都造成非常大的影响，因此电网的品质间接决定着单晶硅成品材料的品质，几乎所有的单晶硅制造生产线都面临谐波问题

　　治理方案

　　针对电能质量状况，上海安科瑞电气股份有限公司提出了谐波治理的解决方案，并终确定在3#变压器下进行试点，采用ANAPF有源电力滤波装置，自动跟踪治理负载产生的谐波电流，保证整个系统**可靠运行。

　　以下是ANAPF有源滤波器投入前后的现场对比数据：

　　1)三相电压波形前后对比，见图2、图3。

　　2)三相电压谐波含量前后对比，见图4、图5。

　　3)三相电流波形前后对比，见图6、图7。

　　4)三相电流谐波含量前后对比，见图8、图9。

　　图2 有源滤波器投入前相电压波形                  图3 有源滤波器投入后相电压波形

　　图4 有源滤波器投入前相电压谐波含量                  图5 有源滤波器投入后相电压谐波含量

　　图6 有源滤波器投入前相电流波形                          图7 有源滤波器投入后相电流波形

　　图8 有源滤波器投入前相电流谐波含量                 图9 有源滤波器投入后相电流谐波含量

　　从现场测试的有源滤波器投入前后的数据可以看出，有源滤波器投入运行后，电压和电流谐波明显降低，电压谐波由原来的4.7%降到2.4%，电流谐波由原来的18.4%降到5.0%，谐波电流值从273A下降到63A，三相电压和三相电流波形均得到明显改善，从根本上消除了谐波的影响，保障了单晶硅生产的质量，该企业决定在后期改建工程中全部采用ANAPF有源滤波器。

　　5 结束语

　　谐波治理是电能质量问题的核心内容之一，也是现代电力生产发展的迫切需要。有源电力滤波器经过二、三十年的发展已成为补偿电力系统谐波及无功功率的重要装置[ 4 – 5 ]。目前在实际应用中，并联型APF是比较成熟的拓扑结构，是优选的方案;串联型APF电路在工作时需流过全部的正常负载电流，损耗比较大，而且投切、故障后退出及各种保护电路也比较复杂;串、并联型APF当前的主要问题是控制复杂，造价高。

　　从近年来的研究和应用中可以看出，APF具有如下的发展趋势：

　　(1)通过采用PWM调制和提高开关器件等效开关频率的多重化技术，实现对高次谐波的补偿;

　　(2)采用APF和PF组成的混合型滤波系统，以减少APF的容量，降低成本，提率;

　　(3)随着半导体器件制造水平的迅速发展，混合型滤波系统低成本的优势将逐渐消失，而并联APF由于其功能强大、性价比高，将是很有发展前途的有源滤波装置;

　　(4)随着电力电子器件耐压水平的提高和对电能质量的日益重视，APF也将在工业系统的高压领域得到广泛应用。

　　随着我国电力事业的发展，电能质量的要求将不断提高，利用APF进行电能质量治理有着巨大的市场潜力。特别是在补偿谐波、无功功率，以及中线电流、不平衡电流等方面，有源滤波技术必将拥有更加广阔的应用前景。

　　参考文献

　　[ 1 ] 　王兆安,杨军,刘建军. 谐波抑制和无功功率补偿[M ]. 机械工业出版社, 1993.

　　[ 2 ] 　电能质量公用电网谐波GB /T14549 - 93 [ S]. 1993.

　　[ 3 ] 　电力工业部,供电营业规则[ S]. 1996.

　　[ 4 ] 　尹宏程,贺彪. 混合有源电力滤波器分析及应用探讨[J]. 集成电路通讯, 2007, 25(1)：16-19.

　　[ 5 ] 　胡学芝,皮大能. 有源电力滤波器及其应用技术综述[J]. 船电技术, 2005, (1)：39-42./

作者简介：

师晴晴（1985－），女，汉族，本科，工程师，主要研究方向为智能建筑供配电监控系统

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