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體橋式變流器來進行動態有源濾波和無功補償的裝置。

諧波源一般為非線性負荷，如整流器、帶有整流環節的變頻器及大量帶有開關器件的設備，地鐵系統低壓負荷主要為動力及照明負荷等，產生諧波電流；供電系統一般為被保護對象，也即要達到最終流入或流出系統的電流是諧波含量極少的正弦波，同時還有功率因數要求；有源濾波裝置表現為受控電流源，它的作用是產生和諧波源諧波電流有相同幅值而相位相反的補償電流，來達到消除諧波的目的。與無源濾波裝置相比，有源濾波器是一種主動型的補償裝置，具有較好的動態性能。

圖1.3  基本原理圖

1.2 APF同時用于補償無功與諧波

電源電流是負載電流和補償電流之相量和。假設負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，要想達到補償目的，關鍵是控制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在補償無功的基礎上還對負載諧波進行抑制，只需要使APF輸出相應的諧波電流即可。因此，APF能夠同時實現補償無功電流和諧波電流的雙重目標。

二、GSAPF有源電力濾波器具有以下技術特點：

l 可同時濾除2次～50次濾波

l 響應時間小于0.1ms,對階躍變化的諧波*補償時間小于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 不會與系統發生諧振

l 具有自動限流功能，不會發生過載

l 可進行待機功能管理

l 可以只濾波，或同時濾波和補償無功，并可設置功能的優先次序

l 輸出濾波采用LCL濾波結構，不僅使APF補償時IGBT高頻開關產生的高次諧波不會注入電網，補償效果更好，而且適應于任何現場電網系統阻抗，不會發生諧振，保證裝置安全。

10. 采用Xilinx公司的Spartan3adsp FPGA進行集中控制。FPGA時鐘頻率可到200MHz，內部有84個硬件DSP單元，DSP并行運行，運算速率遠高于單個DSP控制方式，且通信延遲小，響應速度更快，便于采用更*的控制算法，使GSAPF達到更加的濾波補償效果。

11. GSAPF系列APF可以實現8臺裝置并聯且只使用一個FPGA集中控制,克服了多個控制器之間通信存在延遲以及可能受到干擾的缺點，增強了APF的補償性能，提高了系統的可靠性。

12. GSAPF系列APF采用閉環控制策略，并結合的自適應電流平均值控制算法。由于電流平均值控制的開關頻率是恒定的，因此克服了傳統的滯環電流控制由于開關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等缺點 ，使APF達到了的濾波性能。

13.設計選型簡單，不需要進行詳細的電網分析，只需要測量諧波電流的大小

14.實施故障記錄和事件記錄，并可查詢歷史記錄