有源电力滤波器应用实例分析

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。



2）30 kV.A 有源电力滤波器在某机场空调机房的试用情况及测试结果如表2所列。

3）100 kV.A 有源电力滤波器的实验情况如图3、图4所示。


4 结语
电力滤波器由于其优异的动态性能及它与无源电力滤波器之间在技术、功能上的互补性，受到各界越来越多的关注。使用有源电力滤波器进行谐波抑制和/或基波无功补偿，可以达到很好的效果，在技术上是可行的，在经济上是有很强竞争力的。