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智能有源滤波器

2.1.1 APF/SVG功能原理

用户可以通过参数设置,使设备可以同时具备滤除谐波、动态补偿无功、补偿三相不平衡、补偿电压跌落等功能。

滤除谐波原理

APF/SVG通过外部电流互感器实时采集电流信号,通过内部检测电路分离出其中的谐波部分,通过IGBT功率变换器产生与系统中的谐波大小相等相位相反的补偿电流,实现滤除谐波的功能。

APF/SVG输出补偿电流根据系统的谐波量动态准确变化,因此不会出现过补偿的问题。另外,APF/SVG内部有过载保护功能,当系统的谐波量大于滤波器容量时,装置可以自动限制在100%额定容量输出,不会发生过载。

补偿无功原理

APF/SVG根据系统的无功功率,通过IGBT功率变换器产生容性或感性的基波电流,实现动态无功补偿的目的,补偿目标值可以通过操作面板设定,不会出现过补偿,并且补偿平滑,不会产生对负载和电网的涌流冲击。

补偿三相不平衡原理

APF/SVG根据系统电流,进行dq坐标旋转,提取负序分量,将三相电流的负序部分补偿到零,就能将三相不平衡电流校正成三相平衡电流。

 

2.1.2 APF/SVG内部控制原理

2-2 APF/SVG内部控制原理图

如图2-2所示,隔离开关合闸后,为防止上电时电网对直流母线电容器的瞬间冲击,APF/SVG首先通过软起电阻对直流母线的电容器充电,这个过程会持续几十秒。当母线电压Udc达到预定值后,主接触器闭合。直流电容作为储能器件,通过IGBT逆变器和内部电抗器向外输出补偿电流提供能量。APF/SVG通过外部CT实时采集电流信号送至信号调理电路,然后再送至控制器。控制器将基波成分分离,提取出所有的谐波电流、无功电流、三相不平衡电流,将采集到的要补偿的电流成分和APF/SVG已发出的补偿电流比较得到差值,作为实时补偿信号输出到驱动电路,触发IGBT变换器将补偿电流注入到电网中,实现闭环控制,完成补偿功能。

2.2 APF/SVG的动态与稳态特性

APF/SVG特别值得一提的是其优越的动态、稳态特性。下图显示了APF/SVG在负载发生变化时的动态特性与满载时的稳态特性。

黄色市电电压;绿色:市电电流(补偿目标);红色:负载电流;蓝色:装置电流

负载突变时的动态特性:响应时间<10ms

满载时的稳态特性:THDi>70%补偿到<3%

图2-3  EasyPQ的动态稳态特性

2.3 APF/SVG产品特性

1.  模块化设计,任意模块故障不会影响其它模块的正常工作,极大提高了整机设备的可靠性;  

2.  可同时滤除2~50次以下的谐波电流,满载时使电网侧电流畸变率THDi<3%,半载时THDi<4%;无功补偿可使功率因数达到1;可校正三相电流不平衡到完全平衡;

3.  滤波、补偿无功、补偿三相不平衡可单选或多选,并可设置功能的优先次序;

4.  采用滑动窗迭代DFT检测算法,计算速度快,瞬时响应时间小于0.1ms,装置补偿全响应时间小于10ms;

5.  在现场的CT接线位置可任选负载侧或电网侧采样;

6.  在现场可与任意LC无源设备并联,而不会发生谐振;

7.  采用可靠的限流控制环节,当系统中的待补偿电流大于有源滤波器/静止无功发生器的装置容量时,装置能够自动限流在100%容量输出,维持正    常工作,不会出现过载烧毁等故障;

8.  主电路采用三桥臂的三电平结构,输出波形质量高,开关损耗低;

9.  采用高清晰7英寸触摸屏,操作方便,屏幕实时显示系统和装置运行参

    数,具有故障报警及追忆功能;

10.   为用户节省空间,600mm宽的柜体最大功率为450A/300kVAR,800mm宽的柜体的大功率可达900A/600kVAR;

11.   有源滤波器/静止无功发生器输入端按照二级防雷设计,装有可靠的浪涌保护装置,在发生雷击时起到保护作用,不损坏设备;

12.    采用分层设计,粉尘雨露不会附着在电路板上,适应恶劣工况下的使用。