GSAPF系列有源濾波裝置

一、概述

   1.1 APF的基本原理

所謂APF（Active Power Filter），就是專指由自換相的電力半導(dǎo)體橋式變流器來進(jìn)行動(dòng)態(tài)有源濾波和無功補(bǔ)償?shù)难b置。

諧波源一般為非線性負(fù)荷，如整流器、帶有整流環(huán)節(jié)的變頻器及大量帶有開關(guān)器件的設(shè)備，地鐵系統(tǒng)低壓負(fù)荷主要為動(dòng)力及照明負(fù)荷等，產(chǎn)生諧波電流；供電系統(tǒng)一般為被保護(hù)對象，也即要達(dá)到最終流入或流出系統(tǒng)的電流是諧波含量極少的正弦波，同時(shí)還有功率因數(shù)要求；有源濾波裝置表現(xiàn)為受控電流源，它的作用是產(chǎn)生和諧波源諧波電流有相同幅值而相位相反的補(bǔ)償電流，來達(dá)到消除諧波的目的。與無源濾波裝置相比，有源濾波器是一種主動(dòng)型的補(bǔ)償裝置，具有較好的動(dòng)態(tài)性能。

圖1.3  基本原理圖

1.2 APF同時(shí)用于補(bǔ)償無功與諧波

電源電流是負(fù)載電流和補(bǔ)償電流之相量和。假設(shè)負(fù)載電流中含有基波正序電流（包括基波正序無功電流和基波正序有功電流）、基波負(fù)序電流和諧波電流，如式(2)所示。

 (1)

 (2)

為使電源電流中不含有基波正序無功和基波負(fù)序電流，則需要控制APF輸出電流滿足式(3)。這樣電源電流中就只含有基波正序有功和諧波電流，如式(4)所示。

 (3)
  (4)

所以，要想達(dá)到補(bǔ)償目的，關(guān)鍵是控制APF輸出電流滿足式(3)。

從APF工作原理的描述可以看出，如果要使APF在補(bǔ)償無功的基礎(chǔ)上還對負(fù)載諧波進(jìn)行抑制，只需要使APF輸出相應(yīng)的諧波電流即可。因此，APF能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償無功電流和諧波電流的雙重目標(biāo)。

二、GSAPF有源電力濾波器具有以下技術(shù)特點(diǎn)：

l 可同時(shí)濾除2次～50次濾波

l 響應(yīng)時(shí)間小于0.1ms,對階躍變化的諧波*補(bǔ)償時(shí)間小于10ms

l 采用高清晰，5.7英寸中文彩色觸摸屏

l 有消除三相不平衡的功能

l 不會與系統(tǒng)發(fā)生諧振

l 具有自動(dòng)限流功能，不會發(fā)生過載

l 可進(jìn)行待機(jī)功能管理

l 可以只濾波，或同時(shí)濾波和補(bǔ)償無功，并可設(shè)置功能的優(yōu)先次序

l 輸出濾波采用LCL濾波結(jié)構(gòu)，不僅使APF補(bǔ)償時(shí)IGBT高頻開關(guān)產(chǎn)生的高次諧波不會注入電網(wǎng)，補(bǔ)償效果更好，而且適應(yīng)于任何現(xiàn)場電網(wǎng)系統(tǒng)阻抗，不會發(fā)生諧振，保證裝置安全。

10. 采用Xilinx公司的Spartan3adsp FPGA進(jìn)行集中控制。FPGA時(shí)鐘頻率可到200MHz，內(nèi)部有84個(gè)硬件DSP單元，DSP并行運(yùn)行，運(yùn)算速率遠(yuǎn)高于單個(gè)DSP控制方式，且通信延遲小，響應(yīng)速度更快，便于采用更*的控制算法，使GSAPF達(dá)到更加的濾波補(bǔ)償效果。

11. GSAPF系列APF可以實(shí)現(xiàn)8臺裝置并聯(lián)且只使用一個(gè)FPGA集中控制,克服了多個(gè)控制器之間通信存在延遲以及可能受到干擾的缺點(diǎn)，增強(qiáng)了APF的補(bǔ)償性能，提高了系統(tǒng)的可靠性。

12. GSAPF系列APF采用閉環(huán)控制策略，并結(jié)合的自適應(yīng)電流平均值控制算法。由于電流平均值控制的開關(guān)頻率是恒定的，因此克服了傳統(tǒng)的滯環(huán)電流控制由于開關(guān)頻率變化所帶來的輸出頻譜范圍寬、濾波較困難、高頻諧波會干擾電網(wǎng)等缺點(diǎn) ，使APF達(dá)到了的濾波性能。

13.設(shè)計(jì)選型簡單，不需要進(jìn)行詳細(xì)的電網(wǎng)分析，只需要測量諧波電流的大小

14.實(shí)施故障記錄和事件記錄，并可查詢歷史記錄