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(dǎo)體橋式變流器來進行動態(tài)有源濾波和無功補償?shù)难b置。

諧波源一般為非線性負荷，如整流器、帶有整流環(huán)節(jié)的變頻器及大量帶有開關(guān)器件的設(shè)備，地鐵系統(tǒng)低壓負荷主要為動力及照明負荷等，產(chǎn)生諧波電流；供電系統(tǒng)一般為被保護對象，也即要達到最終流入或流出系統(tǒng)的電流是諧波含量極少的正弦波，同時還有功率因數(shù)要求；有源濾波裝置表現(xiàn)為受控電流源，它的作用是產(chǎn)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(tài)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(shè)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(guān)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(chǔ)上還對負載諧波進行抑制，只需要使APF輸出相應(yīng)的諧波電流即可。因此，APF能夠同時實現(xiàn)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(shù)特點：

l 可同時濾除2次～50次濾波

l 響應(yīng)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(tǒng)發(fā)生諧振

l 具有自動限流功能，不會發(fā)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(shè)置功能的優(yōu)先次序

l 輸出濾波采用LCL濾波結(jié)構(gòu)，不僅使APF補償時IGBT高頻開關(guān)產(chǎn)生的高次諧波不會注入電網(wǎng)，補償效果更好，而且適應(yīng)于任何現(xiàn)場電網(wǎng)系統(tǒng)阻抗，不會發(fā)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(nèi)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(yīng)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(xiàn)8臺裝置并聯(lián)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(tǒng)的可靠性。

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

13.設(shè)計選型簡單，不需要進行詳細的電網(wǎng)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