[00375015]基于三电平技术的模块化有源电力滤波器

一、项目提出背景： 非线性负载和各种换流设备的应用，造成电力系统产生大量的谐波电流，导致电力系统电网波形严重畸变、负载严重不平衡，其直接后果是能量损耗增大、降低电力系统稳定性等。随着电网中谐波源的增加，容易产生电网中电压波动和闪变、频率变化、三相不平衡、高次谐波等问题，严重影响电能质量、输变电效率及设备的寿命，危及输变电系统的稳定运行，还会对电力系统外部的通讯产生干扰。因此，补偿电力系统谐波，改善供电质量成为迫切需要解决的问题。 有源电力滤波器（Active Power Filter， APF）作为一种理想的抑制谐波和改善功率因数的装置，能够对频率和幅值均产生变化的谐波、以及变化的无功进行补偿，弥补了传统无源电力滤波器的不足。APF主电路大多采用两电平变换器，不能满足大功率、高频化的要求，控制复杂、开关损耗大，限制了其在中高压配电网的应用。 二、项目简介： “基于三电平技术的模块化有源电力滤波器”简称（M-APF），采用三电平变换器作为主电路结构，能对大小和频率都变化的谐波(50次内)以及快速变化的无功功率进行实时补偿，可以改善电能质量、提高供电设备效率、降低电网损耗。 M-APF工作基本原理是通过电流互感器实时检测负载电流波形，通过内部DSP计算得到需要补偿的谐波电流/无功电流成分，通过控制算法形成控制IGBT触发的PWM信号，APF输出与谐波电流大小相等方向相反的补偿电流，将反向电流注入供电系统，对谐波电流进行补偿或抵消，主动消除电力谐波，从而达到滤波的目的。 该产品主要功能是：（1）谐波电流滤除：动态抑制流入电网的谐波电流，降低电流的THD。（2）动态无功补偿：动态补偿无功功率，提高功率因数。 该产品主要性能指标如下： 额定电流：In≤100A；额定电压：380V；额定频率：50Hz；防护等级：IP20；总谐波补偿率：≥85%；交流配电方式：三相四线、三相三线；补偿次数：2-50次；动态响应时间≤10ms。 三、项目产品技术特点： 该项目研发的模块化有源电力滤波器可以对谐波电流和无功功率同时进行补偿，适合于大功率和高电压应用场合。项目产品具有以下特点： （1）实时跟踪、动态补偿：采用基于瞬时无功功率理论的谐波电流检测技术，实时检测谐波电流。通过瞬时电流跟踪控制，实现谐波电流动态补偿，自动跟踪负载谐波变化，具有高度可控性和快速响应性。 （2）优异的补偿特性：补偿性能不受系统阻抗的影响，可消除与系统阻抗发生谐波的危险，也可以用来抑制供电系统中因谐波引起的系统谐振。 （3）灵活的补偿方式：一机多能，不仅能治理谐波，而且能动态补偿或吸收无功、提高功率因数，调节三相不平衡电流。既可以对单个谐波源独立补偿，也可对多个谐波源集中补偿。治理谐波时还可实现对指定次谐波进行治理。 （4）先进的功率变换设计：采用最新的IGBT高频开关器件，主电路为桥式全控PWM变流器，具有体积小、效率高、可靠性高的特点，先进的多重化技术实现了整机容量的扩展。 （5）标准模块化设计：控制电路采用模块结构，可实现标准化生产的同时，提高了产品的可靠性和可维修性。