GSAPF系列有源滤波装置

一、概述

   1.1 APF的基本原理

所谓APF（Active Power Filter），就是专指由自换相的电力半导体桥式变流器来进行动态有源滤波和无功补偿的装置。

谐波源一般为非线性负荷，如整流器、带有整流环节的变频器及大量带有开关器件的设备，地铁系统低压负荷主要为动力及照明负荷等，产生谐波电流；供电系统一般为被保护对象，也即要达到最终流入或流出系统的电流是谐波含量极少的正弦波，同时还有功率因数要求；有源滤波装置表现为受控电流源，它的作用是产生和谐波源谐波电流有相同幅值而相位相反的补偿电流，来达到消除谐波的目的。与无源滤波装置相比，有源滤波器是一种主动型的补偿装置，具有较好的动态性能。

图1.3  基本原理图

1.2 APF同时用于补偿无功与谐波

电源电流是负载电流和补偿电流之相量和。假设负载电流中含有基波正序电流（包括基波正序无功电流和基波正序有功电流）、基波负序电流和谐波电流，如式(2)所示。

                      (1)

                  (2)

为使电源电流中不含有基波正序无功和基波负序电流，则需要控制APF输出电流满足式(3)。这样电源电流中就只含有基波正序有功和谐波电流，如式(4)所示。

                     (3)

                          (4)

所以，要想达到补偿目的，关键是控制APF输出电流满足式(3)。

从APF工作原理的描述可以看出，如果要使APF在补偿无功的基础上还对负载谐波进行抑制，只需要使APF输出相应的谐波电流即可。因此，APF能够同时实现补偿无功电流和谐波电流的双重目标。

二、GSAPF有源电力滤波器具有以下技术特点：

l 可同时滤除2次～50次滤波

l 响应时间小于0.1ms,对阶跃变化的谐波完全补偿时间小于10ms

l 采用高清晰，5.7英寸中文彩色触摸屏

l 有消除三相不平衡的功能

l 不会与系统发生谐振

l 具有自动限流功能，不会发生过载

l 可进行待机功能管理

l 可以只滤波，或同时滤波和补偿无功，并可设置功能的优先次序

l 输出滤波采用LCL滤波结构，不仅使APF补偿时IGBT高频开关产生的高次谐波不会注入电网，补偿效果更好，而且适应于任何现场电网系统阻抗，不会发生谐振，保证装置安全。

10. 采用Xilinx公司的Spartan3adsp FPGA进行集中控制。FPGA时钟频率最高可到200MHz，内部有84个硬件DSP单元，DSP并行运行，运算速率远高于单个DSP控制方式，且通信延迟小，响应速度更快，便于采用更先进的控制算法，使GSAPF达到更加卓越的滤波补偿效果。

11. GSAPF系列APF可以实现8台装置并联且只使用一个FPGA集中控制,克服了多个控制器之间通信存在延迟以及可能受到干扰的缺点，增强了APF的补偿性能，提高了系统的可靠性。

12. GSAPF系列APF采用闭环控制策略，并结合独创的自适应电流平均值控制算法。由于电流平均值控制的开关频率是恒定的，因此克服了传统的滞环电流控制由于开关频率变化所带来的输出频谱范围宽、滤波较困难、高频谐波会干扰电网等缺点，使APF达到了卓越的滤波性能。

13.设计选型简单，不需要进行详细的电网分析，只需要测量谐波电流的大小

14.实施故障记录和事件记录，并可查询历史记录