有源电力滤波器应用实例

0 引言

有源电力滤波器(Active Power Filter，APF)能对幅值和频率都变化的谐波以及变化的无功功率进行补偿。与无源电力滤波器相比，APF具有高度可控性和快速响应特性，并能跟踪补偿各次谐波，自动产生所需要的变化的无功功率，其特性不受系统影响，无谐波放大的危险，相对体积小、重量轻等突出优点。

四川大学在多年跟踪研究有源电力滤波技术的基础上，经过多次研制和实验改进，成功地研制了三相四线制、三相三线制、单相并联型有源电力滤波器，投入试运行，运行效果良好。

1 有源电力滤波器的主要技术参数

1)电网参数三相三线或三相四线，380(1±10%)V，50(1±2%)Hz;

2)额定补偿容量16~789 kV·A;

3)额定补偿电流25～1 200 A;

4)谐波电流补偿前THDi≤50%时，补偿后THDi≤5%，补偿前THDi>50%时，可补偿总畸变THDi的90%以上;谐波次数n=2~21;

5)谐波电压THDi≤5%，谐波次数n=2~21;

6)功率因数cos渍≥0.95;

7)响应速度约10 kHz;

8)过载能力不存在过载问题，当系统中谐波较大时仍可继续工作;

9)适应能力当系统阻抗与频率发生波动时，不会影响补偿效果;

10)阻尼作用不会产生谐振或谐波放大，且对外电路振荡具有阻尼作用。

2 有源电力滤波器的主要性能

1)在整流器带阻感负载的情况下，负载电流畸变率较小(THDi≤50%)，APF 能够对该条件下负载电流进行补偿，电网电流畸变率可下降到5%以下。

2)在整流器带阻容负载的情况下，负载电流畸变率较大(THDi>50%)，对APF输出电流能力要求较高，APF能够对该条件下负载电流进行补偿，电网电流畸变率可补偿90%以上。

3)在整流负载加一般感性负载的情况下，负载电流与电网电压相位不一致且有畸变，存在无功电流分量和谐波，APF能对无功电流和谐波进行补偿且补偿效果良好，电网功率因数可补偿到接近于1。

4)当参考补偿电流超过APF设计最大工作电流时，由于APF 有限流功能，APF 仍能继续工作，不会出现过载，但这时负载电流将不能得到完全补偿。

5)在有相间单相负载等存在造成三相不对称时，APF 能对三相不对称进行补偿，使电网电流变为三相对称。

6)APF具有软起动的功能，起动时不会产生很大的冲击电流;对于断续工作的非线性负载，APF能对断续非正弦负载电流进行补偿，且重起动过程平稳。

该有源电力滤波器可以在各种不同负载条件下稳定运行，直流侧电压平稳，输出电流跟踪准确，补偿效果良好，工作时的噪声小。

3 有源电力滤波器的实验结果

1)30 kV·A有源电力滤波器在某厂180 轧机生产线上的试用情况如图1、图2所示。三相补偿前后的谐波电流如表1所列。

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