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產(chǎn)品中心

板載式ANAPF有源濾波器 模塊

描述:電力系統(tǒng)中理想的電壓、電流波形都是頻率為50Hz的正弦波,但是非線性電力設(shè)備的廣泛應(yīng)用產(chǎn)生了大量畸變的諧波電流,諧波電流耦合在線路上產(chǎn)生諧波電壓。對(duì)非正弦的畸變電流作傅立葉級(jí)數(shù)分解,其中頻率與工頻相同的分量為基波,頻率是基波頻率整數(shù)倍的分量為諧波。諧波是電能質(zhì)量的重要指標(biāo)。板載式ANAPF有源濾波器

更新時(shí)間:2024-04-15
產(chǎn)品型號(hào):ANAPF250/Z
廠商性質(zhì):生產(chǎn)廠家
詳情介紹
品牌安科瑞加工定制


1 引言

   近年來(lái),電力電子技術(shù)不斷地創(chuàng)新、發(fā)展,電力電子技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于人們的生活、學(xué)習(xí)、工作中,常用的充電裝置、計(jì)算機(jī)、UPS等都是電力電子技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物。這些設(shè)備的發(fā)明和使用給社會(huì)帶來(lái)*的便利,但隨著這些設(shè)備的大量應(yīng)用,電能質(zhì)量問(wèn)題也十分突出。諧波作為目前危害電能質(zhì)量的首要因素,受到了供用電雙方的高度重視。社會(huì)上已經(jīng)有許多電能質(zhì)量解決方案,并已經(jīng)形成一個(gè)規(guī)模龐大的產(chǎn)業(yè)。

2 諧波的產(chǎn)生和治理

   諧波是什么?諧波通俗的來(lái)說(shuō)就是指電流中所含有的頻率為基波整數(shù)倍的電量,我們常說(shuō)的N次諧波,它們的頻率就是基波的N倍;從廣義上來(lái)說(shuō),任何與工頻頻率不同的成分都可以稱之為諧波,這也就是為什么有時(shí)會(huì)有“間諧波"(非整數(shù)倍工頻頻率)的說(shuō)法。板載式ANAPF有源濾波器

2.1 諧波的產(chǎn)生

   在只含線性元件(電阻等)的線路中,流過(guò)的電流與施加的電壓成正比,電流波形為正弦波。而諧波產(chǎn)生的根本原因就是由于電力系統(tǒng)中某些設(shè)備和負(fù)荷的非線性特性,即所加的電壓與產(chǎn)生的電流不成正比關(guān)系造成的波形畸變。當(dāng)電力系統(tǒng)向含有非線性元器件的設(shè)備供電時(shí),這些設(shè)備不光變換、吸收系統(tǒng)的電能,還會(huì)把部分基波轉(zhuǎn)換成諧波,倒送入系統(tǒng),污染電網(wǎng)。生活中常有的照明燈光、電視畫面明暗閃爍等情況,都和諧波有關(guān)。

2.2 諧波的危害

   在輸配電網(wǎng)絡(luò)中,諧波會(huì)降低變壓器容量、減小線纜載流能力,嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成突然電力中斷,造成重大社會(huì)經(jīng)濟(jì)損失;在生產(chǎn)企業(yè)中,諧波會(huì)干擾通訊信號(hào),還會(huì)引起元器件誤動(dòng)作,降低設(shè)備穩(wěn)定性導(dǎo)致殘次品率增加,還會(huì)加速設(shè)備老化縮短使用壽命,嚴(yán)重時(shí)可能損壞設(shè)備甚至引起火災(zāi)。

2.3 產(chǎn)生諧波的設(shè)備

產(chǎn)生諧波的設(shè)備一般是非線性設(shè)備,主要分為以下幾類:

   (1) 具有鐵磁飽和特性的鐵芯設(shè)備,如變壓器、電抗器等;

   (2) 以具有強(qiáng)烈非線性特性的電弧為工作介質(zhì)的設(shè)備,如氣體放電燈、交流弧焊機(jī)、煉鋼電弧爐等;

   (3) 以電力電子元件為基礎(chǔ)的設(shè)備,如開(kāi)關(guān)電源、變流裝置、調(diào)壓裝置等。

一些常見(jiàn)的產(chǎn)生諧波的負(fù)載及其諧波量可參見(jiàn)表1。

                  表1常見(jiàn)諧波負(fù)載的諧波含量

負(fù)載類型

典型諧波含量(%)

負(fù)載類型

典型諧波含量(%)

變頻器

33~50

中頻感應(yīng)加熱電源

30~35

電梯

15~30

六脈沖整流器

28~38

LED燈

15~20

十二脈沖整流器

10~12

節(jié)能燈

15~30

電焊機(jī)

25~58

電子鎮(zhèn)流器

15~18

變頻空調(diào)

6~34

開(kāi)關(guān)電源

20~30

UPS

10~25

2.4 諧波治理方案

   目前諧波治理的措施主要有3種:受端治理,即從受到諧波影響的設(shè)備或系統(tǒng)出發(fā),提高他們的抗諧波*力;主動(dòng)治理,即從諧波源本身出發(fā),使諧波源不產(chǎn)生或減少諧波;被動(dòng)治理,即外加濾波裝置阻止諧波注入電網(wǎng)。被動(dòng)治理是目前采用諧波治理方案。

   外加的濾波裝置有兩種,分別是無(wú)源濾波裝置和有源濾波裝置,他們各有優(yōu)缺點(diǎn)。無(wú)源濾波裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,安裝方便,初期投入小,但是只能濾除固定次數(shù)的諧波且易與電網(wǎng)發(fā)生諧振;有源濾波裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜,造價(jià)較高,但是補(bǔ)償效果好,后期維護(hù)方便,維護(hù)成本低。所以安裝有源濾波裝置是目前被廣泛應(yīng)用的諧波治理方式。

3 板載式有源濾波裝置產(chǎn)品介紹

   ANAPF板載式有源濾波裝置是我公司研發(fā)的電能補(bǔ)償裝置的一種,采用現(xiàn)代電力電子技術(shù),基于高速全數(shù)字控制方式的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)制成的新型電力諧波治理設(shè)備。它由指令電流運(yùn)算電路和補(bǔ)償電流發(fā)生電路兩個(gè)主要部分組成。與傳統(tǒng)無(wú)源濾波器(相當(dāng)于給諧波電流提供了接近于0的極低阻抗通道,以免諧波電流注入系統(tǒng))相對(duì)比,有源濾波裝置通過(guò)IGBT逆變模塊實(shí)現(xiàn)了各次諧波的動(dòng)態(tài)濾除。

3.1 ANAPF板載式有源濾波裝置工作原理

   ANAPF板載式有源濾波裝置可以通過(guò)外部電流互感器,實(shí)時(shí)檢測(cè)負(fù)載電流,并通過(guò)內(nèi)部DSP計(jì)算,提取并計(jì)算出負(fù)載電流的諧波成分,然后通過(guò)PWM信號(hào)發(fā)送給內(nèi)部IGBT,控制逆變器產(chǎn)生一個(gè)和負(fù)載諧波電流大小相等,方向相反的諧波電流注入到電網(wǎng)中抵消對(duì)應(yīng)諧波電流,達(dá)到濾波目的。工作原理圖及補(bǔ)償示意如圖1所示。

       

   

      圖1 ANAPF工作原理及對(duì)應(yīng)波形示意

3.2 ANAPF板載式有源濾波裝置結(jié)構(gòu)介紹及優(yōu)勢(shì)分析

   ANAPF板載式有源濾波裝置相較于公司前期的立柜式產(chǎn)品來(lái)說(shuō),體積更小、重量更輕、方便安裝、更美觀,這對(duì)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)安排和內(nèi)部集成度有了更高的要求。我司生產(chǎn)的ANAPF有源濾波裝置分為兩種安裝方式 ,其主要參數(shù)如下:

壁掛式板載模塊外觀如圖2所示:

外形尺寸485×275×610 (寬*深*高)

額定電流:50A(可按照需求適當(dāng)提高)

額定電壓:AC380V

接線方式:三相三線或三相四線

進(jìn)線方式:上進(jìn)上出

額定頻率:50Hz

模塊殼體顏色:RAL7035

防護(hù)等級(jí):IP20

質(zhì)量:50KG  

                                     

                                   

                                              圖2 壁掛板載式外觀示意

抽屜式板載模塊外觀如圖3所示:

外形尺寸485×610×275 (寬*深*高)

額定電流:50A(可按照需求適當(dāng)提高)

額定電壓:AC380V

接線方式:三相三線或三相四線

進(jìn)線方式:后進(jìn)后出

額定頻率:50Hz

模塊殼體顏色:RAL9004

防護(hù)等級(jí):IP20

質(zhì)量:50KG    

                                        圖3 抽屜板載式外觀示意

   其中壁掛式結(jié)構(gòu)適用于負(fù)荷容量較小或場(chǎng)地緊湊的場(chǎng)合,一般*為單個(gè)獨(dú)運(yùn)行時(shí)使用;抽屜式結(jié)構(gòu)多采用多模塊并聯(lián)安裝在抽屜柜體中的安裝方式,可根據(jù)實(shí)際補(bǔ)償容量需求增減柜體內(nèi)模塊數(shù)量,適用于大負(fù)荷容量的場(chǎng)合。目前我司常規(guī)產(chǎn)品大為6個(gè)模塊組合,并且正在向更多模塊數(shù),更大容量化方面研究與發(fā)展。其抽屜柜安裝效果圖如圖4所示。

   該方式相對(duì)于傳統(tǒng)整柜式有以下幾項(xiàng)優(yōu)點(diǎn):

   (1)每個(gè)模塊容量為50A(可在適當(dāng)范圍內(nèi)浮動(dòng)),相同的柜體格局下有更多容量選擇,并可根據(jù)客戶實(shí)際需求增加模塊數(shù)量至6個(gè)以上(需加寬柜體尺寸,效果可參照?qǐng)D5);

   (2)可根據(jù)負(fù)載使用變化隨時(shí)增、減APF設(shè)備的容量(加、減模塊數(shù)量即可,并對(duì)人機(jī)界面作相應(yīng)參數(shù)設(shè)置);

   (3)每個(gè)模塊單獨(dú)安裝散熱單元,并可在柜體上加裝散熱風(fēng)扇,散熱效果良好,故障率低;

   (4)多個(gè)模塊之間雖有通訊連接,但各臺(tái)的故障并不會(huì)相互影響其它模塊繼續(xù)工作(補(bǔ)償容量會(huì)相應(yīng)減?。?/span>

   (5)后期維護(hù)方便,可實(shí)現(xiàn)故障模塊單獨(dú)維修、更換;維護(hù)期間ANAPF有源濾波裝置可持續(xù)工作。

   (6)結(jié)構(gòu)精巧,設(shè)計(jì)靈活,可作為零部件(模塊)單獨(dú)購(gòu)買,嵌入第三方柜體;柜型外觀、尺寸的改變基本不影響內(nèi)部安裝和整體使用效果。

   (7)生產(chǎn)周期短,即使是非常規(guī)要求產(chǎn)品亦能保證及時(shí)投入使用,確??蛻艚?jīng)濟(jì)利益。

               

     圖4 模塊化組合式安裝示意圖             圖5 兩列模塊組裝效果示意圖

3.3 ANAPF板載式有源濾波裝置的補(bǔ)償效果

   下面是某負(fù)載的產(chǎn)品應(yīng)用效果圖,其諧波含量在26%左右,通過(guò)電能質(zhì)量分析儀PW3198的分析可以幫助我們很直觀的看到補(bǔ)償效果。

     

     補(bǔ)償前網(wǎng)側(cè)諧波畸變率                 補(bǔ)償前網(wǎng)側(cè)諧波畸變率

   補(bǔ)償后諧波電流含量?jī)H為4%,低于國(guó)標(biāo)對(duì)0.38KV電網(wǎng)的要求5%,以C相為例,對(duì)應(yīng)的各次諧波含量清單如下:

     

      補(bǔ)償前C相各次諧波含量                補(bǔ)償后C相各次諧波含量

   從波形來(lái)看效果可以更直觀的看到補(bǔ)償效果:補(bǔ)償前電流波形為M形,補(bǔ)償后已變?yōu)檎也?,效果良好? 

     

       補(bǔ)償前電壓電流波形                  補(bǔ)償前電壓電流波形

3.4 ANAPF板載式有源濾波裝置的型號(hào)選擇

   該產(chǎn)品為并聯(lián)型有源電力濾波器,其命名方式為:

   其中諧波補(bǔ)償電流的大小可安排專業(yè)售前工程師協(xié)助測(cè)量或根據(jù)變壓器容量和行業(yè)類型自行估算后選擇,計(jì)算方法見(jiàn)公式(1)。

   ...................................... 公式(1)                

其中 為變壓器負(fù)荷率,即負(fù)荷占變壓器額定容量的比例,通常取0.6~0.8;

  為電流總諧波畸變率,各行業(yè)略有不同,具體數(shù)值參見(jiàn)上文表1;

  為變壓器額定容量,單位KVA;

  為低壓系統(tǒng)電壓,一般取0.38~0.4。

4 結(jié)束語(yǔ)

   ANAPF板載式有源濾波裝置在原有立柜、抽屜、壁掛式產(chǎn)品基礎(chǔ)上,進(jìn)一步縮小了體積并減輕重量;由于其采用了高集成化模塊設(shè)計(jì),后期維護(hù)變得更加輕松、便利,而且治理效果也更顯著。其不僅能治理諧波,也能補(bǔ)償無(wú)功:有效地治理諧波,可改善電能質(zhì)量使設(shè)備誤動(dòng)作率大大降低,從而提高電氣設(shè)備利用率和產(chǎn)品合格率,既保證了電網(wǎng)安全運(yùn)行,又能降低用戶的電力損耗;而有效地補(bǔ)償無(wú)功,使功率因數(shù)高達(dá)0.98以上,則避免了用戶因功率因數(shù)不足而被罰款,也為用戶帶來(lái)了可觀的經(jīng)濟(jì)收益。由此可見(jiàn),選用ANAPF板載式產(chǎn)品,對(duì)電網(wǎng)設(shè)施和用戶設(shè)備都有*的益處,可以說(shuō)是實(shí)現(xiàn)了供用電雙方的共贏。


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