摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，大量電力電子設(shè)備廣泛應(yīng)用于工業(yè)冬季領(lǐng)域，給工業(yè)帶來了巨大的變化，但大量電力電子設(shè)備的廣泛應(yīng)用，也給電力系統(tǒng)環(huán)境帶來了嚴(yán)重的“污染"，根本原因是電力電子設(shè)備是非線性負(fù)荷，系統(tǒng)運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生諧波，造成非常嚴(yán)重的危害。有源電力濾波器(ActivePowerFilter)它是一種深入研究的裝置。它是一種新型的電力電子裝置，用于動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，既能抑制諧波，又能補(bǔ)償無功。它可以補(bǔ)償大小和頻率的諧波和變化的無功。它的應(yīng)用可以克服傳統(tǒng)諧波抑制和無功補(bǔ)償方法的缺點(diǎn)，如LC濾波器。

關(guān)鍵詞：APFF有源電力濾波器;社區(qū)配電網(wǎng)；諧波源

1導(dǎo)言

有源濾波器采用現(xiàn)代電力電子技術(shù)、數(shù)字信號處理技術(shù)和先進(jìn)的控制理論，有助于電網(wǎng)諧波的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)補(bǔ)償，是解決諧波污染、提高電能質(zhì)量的有效途徑之一。諧波問題一直只在工業(yè)領(lǐng)域引起重視，在社區(qū)配電網(wǎng)中很少引起重視。調(diào)查結(jié)果表明，社區(qū)配電網(wǎng)諧波污染程度非常嚴(yán)重，并逐年加劇。因此，社區(qū)配電網(wǎng)的諧波處理勢在必行。

2低壓配電網(wǎng)的主要諧波源

隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)和民用建筑業(yè)的快速發(fā)展，配電網(wǎng)中的非線性負(fù)荷迅速增加。逆變器、整流器、各種開關(guān)電源等各種非線性和時(shí)變電子變流器在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中得到越來越廣泛的應(yīng)用，對電網(wǎng)的污染也越來越嚴(yán)重。這些裝置從電網(wǎng)中消耗大量的無功功率，并產(chǎn)生大量的諧波分量注入電網(wǎng)，導(dǎo)致電網(wǎng)的電壓和電流波形嚴(yán)重變形，逐漸成為配電網(wǎng)的主要諧波源。在低壓配電網(wǎng)中，民用和商業(yè)用電的比例日益增加，各種辦公自動(dòng)化設(shè)備和家用電器日益普及。雖然這些電器的單一功率不大，向電網(wǎng)注入的諧波很小，但由于總量大，工作同時(shí)性強(qiáng)，向電網(wǎng)注入的總諧波電流非常大，建筑用電逐漸成為低壓配電網(wǎng)的主要諧波污染源之一。

3諧波的治方案

3.1主動(dòng)治理方案

常見的主動(dòng)處理方案是使用高功率因數(shù)變流器。電力電子裝置是電力系統(tǒng)中的主要諧波源。抑制諧波*的直接途徑是開發(fā)新型變流器的單位功率因數(shù)變流器(UnityPowerFactorConverter),這種變流器在工作過程中不產(chǎn)生諧波，功率因數(shù)為1。高功率因數(shù)變流器幾乎可以看作是單位功率因數(shù)變流器。采用多種技術(shù)可以有效地減少變流器諧波。其原理是多方波疊加可以消除低頻諧波，從而獲得類似正弦波的階梯波。重?cái)?shù)越多，波形越接近正弦波，但電路結(jié)構(gòu)越復(fù)雜。如果將多種技術(shù)與PWM技術(shù)相結(jié)合，可以取得更理想的效果。這種方案通常需要投入大量資金，這是普通電力用戶無法接受的。因此，這種方法主要用于大容量場合。

3.2被動(dòng)治理方案

1)傳統(tǒng)的諧波補(bǔ)償裝置是由電感電容串并聯(lián)組成的LC調(diào)諧濾波器，結(jié)構(gòu)如圖1所示。利用諧振原理對特定次數(shù)的諧波電流形成低阻抗，實(shí)現(xiàn)諧波電流的分離，使其不注入電網(wǎng)。該方法既能抑制諧波，又能補(bǔ)償無功功率，結(jié)構(gòu)簡單，已廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)中。然而，這種諧波補(bǔ)償裝置的補(bǔ)償性能受到電網(wǎng)阻抗和運(yùn)行狀態(tài)的影響。由于與系統(tǒng)并聯(lián)，容易發(fā)生并聯(lián)諧振，放大諧波電流，導(dǎo)致LC濾波器過載甚至燒毀。此外，固定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)決定了這種濾波器只能補(bǔ)償固定頻率的諧波，補(bǔ)償效果并不理想。然而，由于其結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉，LC濾波器仍然是補(bǔ)償諧波*的主要方案。

圖1LC濾波器結(jié)構(gòu)示意圖

抑制諧波的被動(dòng)方案越來越流行，即使用有源電力濾波器(ActivePowerFilterAPF)。有源電力濾波器也是一種電力電子裝置。其基本原理是從補(bǔ)償對象中檢測諧波電流，補(bǔ)償裝置產(chǎn)生與諧波電流大小相等、極性相反的補(bǔ)償電流，抵消諧波源注入電網(wǎng)的諧波電流，使電網(wǎng)電流不含諧波分量，只含基波分量。該濾波器可實(shí)時(shí)跟蹤和補(bǔ)償振幅和頻率變化的諧波，補(bǔ)償性能不受電網(wǎng)阻抗的影響，因此受到高度重視。

圖2有源電力濾波器原理

4安科瑞APF有源濾波器產(chǎn)品選型

4.1產(chǎn)品特點(diǎn)

（1）DSP+FPGA控制模式，響應(yīng)時(shí)間短，全數(shù)字控制算法，運(yùn)行穩(wěn)定；

（2）一機(jī)多功能，既能補(bǔ)諧波，又能補(bǔ)無功，可對2～51次諧波進(jìn)行全補(bǔ)償或特定次諧波進(jìn)行補(bǔ)償；

（3）橋臂過流保護(hù)、直流過壓保護(hù)、裝置過溫保護(hù)功能完善；

（4）模塊化設(shè)計(jì)，體積小，安裝方便，擴(kuò)容方便；

（5）采用7英寸大屏幕彩色觸摸屏，實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)置和控制，使用方便，操作維護(hù)方便；

（6）輸出端安裝濾波裝置，減少高頻紋波對電力系統(tǒng)的影響；

（7）多機(jī)并聯(lián)，達(dá)到較高的電流輸出水平；

（8）擁有自主技術(shù)。

4.2型號

5安科瑞智能電容器產(chǎn)品選型

5.1產(chǎn)品概述

AZCAZCL系列智能電容器應(yīng)用于0.4kV、50Hz低壓配電是節(jié)能、減少線路損耗、提高功率因數(shù)和電能質(zhì)量的新一代無功補(bǔ)償設(shè)備。它由智能測控單元、晶閘管復(fù)合開關(guān)電路、線路保護(hù)單元、兩個(gè)或一個(gè)低壓電力電容器組成。它可以替代由熔絲、復(fù)合開關(guān)或機(jī)械接觸器、熱繼電器、低壓電力電容器、指示燈和其他零件組成的自動(dòng)無功補(bǔ)償裝置。它具有體積小、功耗低、維護(hù)方便、使用壽命長、可靠性高的特點(diǎn)，適應(yīng)了現(xiàn)代電網(wǎng)對無功補(bǔ)償?shù)母咭蟆?/p>

AZC/AZCL系列智能電容器采用定式LCD液晶顯示器，可顯示三相母線電壓、三相母線電流、三相功率因數(shù)、頻率、電容器路數(shù)和切割狀態(tài)、有功功率、無功功率、諧波電壓總畸變率、電容器溫度等。通過內(nèi)部晶閘管復(fù)合開關(guān)電路，自動(dòng)找到合適的投入（切除）點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)過零切割，具有過壓保護(hù)、缺相保護(hù)、過諧保護(hù)、過溫保護(hù)等保護(hù)功能。

5.2型號

6結(jié)論

通過在社區(qū)低壓補(bǔ)償柜和無功補(bǔ)償箱上安裝APF裝置，解決了諧波超標(biāo)無法投入社區(qū)無功補(bǔ)償裝置的問題，防止高頻裝置產(chǎn)生高值諧波電流引起的開關(guān)誤動(dòng)。因此，結(jié)合自身特點(diǎn)，可應(yīng)用于配網(wǎng)低壓諧波超標(biāo)、功率因數(shù)低、無消諧裝置的高頻裝置，限制或消除諧波，提高功率因數(shù)，大大提高電能質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]中國國家標(biāo)準(zhǔn)GB7251.1-2005.《低壓成套開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備1》[S]

[2]張新,吳超,牛冠清.有源電力濾波器APF在小區(qū)配電網(wǎng)中的應(yīng)用[J].科技與企業(yè),2013(24):403-404.DOI:10.13751/j.cnki.kjyqy.2013.24.387.

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊2022.05版

[4]柳楊.有源電力濾波器APF在小區(qū)配電網(wǎng)中的應(yīng)用