1、ANAPF的基本原理和结构有源电力滤波器(APF：Activepowerfilter)是一种用于动态治理谐波、补偿无功、平衡三相的新型电力电子设备，它能够快速跟踪补偿不同大小和频率的谐波，之所以称为有源，是相对于无源LC滤波器只能被动吸收固定频率与大小的谐波而言的，APF通过采样负载电流信号并进行各次谐波和无功的分离，主动输出相同大小、频率和相位的电流，快速响应抵消负载中的相应电流，实现了动态跟踪谐波补偿，而且可以既补谐波又补无功和平衡三相。ANAPF是安科瑞研发的一种用于动态***谐波、补偿无功、平衡三相系统的新型电力电子装置，它能对大小变化的谐波电流以及变化的无功进行补偿，可克服LC滤波器等传统的谐波***和无功补偿方法的缺点。ANAPF的基本原理如图3-1所示：检测补偿对象的电压和电流，经指令电流运算电路计算得出补偿电流的指令信号，该信号经补偿电流发生电路放大，得出补偿电流，补偿电流与负载电流中要补偿的谐波及无功等电流抵消，***终得到期望的电源电流图3-1ANAPF基本原理1.1ANAPF参照标准GB/T14549-1993《电能质量：公用电网谐波》GB17625.1-2012《电磁兼容限值谐波电流发射限值》GB/T15576-1995《低压成套无功功率补偿装置》JB/T11067-2011《低压有源电力滤波装置》GB/T12325-2008《电能质量：供电电压偏差》GB/T15543-2008《电能质量：三相电压不平衡度》GB/T15945-2008《电能质量：电力系统频率偏差》GB/T12326-2008《电能质量：电压波动和闪变》GB/T18481-2001《电能质量：暂时过电压和瞬态过电压》1.2ANAPF系统的构成图3-2为ANAPF的系统原理图。图中电流源是电力系统交流电压，非线性负载为谐波源，工作时产生谐波和无功电流。ANAPF主要由负载电流检测、指令电流计算、桥臂电流输出控制、驱动电路以及主电路组成。通过检测负载电流中的谐波电流成分来得出实际补偿需要的指令电流。IGBT驱动电路以及主电路为补偿电流发生电路，它的主要作用是根据指令运算电路得出的谐波电流补偿信号，产生实际的补偿电流。主电路主要由电压型PWM变流器，以及与其相连的电感和直流侧支撑电容(DC-Link)组成。ANAPF不仅可滤除谐波电流，还可适当补偿无功，平衡三相系统的电流。图3-2ANAPF系统原理图1.3ANAPF性能1.3.1技术参数ANAPF技术参数如表3-1所示。表3-1ANAPF技术参数1.3.2保护功能a)输出超限保护当谐波负载容量超出ANAPF补偿能力时，ANAPF按***大能力输出(即限流输出)，能避免由于负载容量过大而引起ANAPF线路烧毁的情况;b)过温度保护ANAPF内部功率半导体部分温度超过85&plu***n;2℃时，ANAPF会自动切断主回路，且显示屏HMI上产生相应的故障记录;c)直流母线过压保护直流母线电压超过设定值(930V&plu***n;10V)时，ANAPF会自动关闭，且显示屏HMI上产生相应的故障记录;d)输入电压欠压、过压保护当输入电压高于或低于额定电压的&plu***n;10%时，ANAPF会自动关闭，且显示屏HMI上产生相应的故障记录。1.4ANAPF的电路结构ANAPF电路结构主要由主电路、逻辑控制电路、驱动电路和电流采样电路等组成。1.4.1主电路ANAPF主电路如图3-3所示。图3-3主电路图主电路由断路器(QF)、交流接触器(KM1、KM2)、限流电阻(R)、输出电抗(L1、L2)、RCL滤波支路、IGBT变流模块、膜电容组成。主电路采用三相全桥电压型PWM变流器，变流器的作用主要是将电网的电压经IGBT功率模块整流后为储能电容充电，使母线电压维持在某个稳定值，在这个过程中变流器主要工作在整流状态;当主电路产生补偿电流时，变流器又工作在逆变状态。电容用来储存直流侧能量;输出电抗的作用：补偿电流通过电抗向系统注入或吸收电流。1.4.2逻辑控制电路逻辑控制回路包括继电控制、电源系统和PWM脉冲输出三部分：l继电控制系统主要由断路器、接触器、中间继电器、控制按钮、指示灯等组成;l电源系统主要是给控制部分、辅助逻辑部分以及冷却系统供电，它由进线变压器、交流滤波器、开关电源等组成;lPWM脉冲输出部分是控制IGBT的通断，从而实现电流的跟踪控制。1.4.3驱动电路驱动电路由电源部分、驱动部分和保护部分组成：l电源部分为驱动模块的正常工作提供电源;l驱动部分包括驱动模块和相关的外围电路;l保护部分主要是检测PWM变流器的电流和温度信号，必要时停止PWM变流器。1.4.4电流采样电路电流采样电路主要包括输出电流采样电路和负载电流采样电路(或电网电流采样电路);通过采样到的负载电流(或电网电流)计算出其中的谐波电流，将这个谐波电流反相，就得到指令电流，通过指令电流和输出电流的ANAPF有源电力滤波器通过差值控制PWM脉冲输出，驱动IGBT功率模块输出反相的谐波电流，与电网中的谐波电流相抵消，从而达到滤除谐波的目的。1.5人机界面液晶显示屏的作用是检测、控制ANAPF的当前运行状态以及记录相关运行数据，便于用户实际操作。显示内容如表3-2所示：表3-2液晶屏显示功能表立柜式ANAPF操作面板按键有：急停按钮EMERGENCY/STOP(红色)1个;指示灯有：运行指示灯(绿色)1个、故障指示灯(红色)1个。1.6柜子外形尺寸1.6.1立柜式ANAPF1.6.2壁挂式ANAPF1.6.3抽屉式ANAPF1.7型号说明1.8并网接线(1)典型的推荐接线方式如图4-1、图4-2所示，电流互感器(CT)可以置于负载侧或者网侧，一般情况下，推荐安装在负载侧，即CT安装在ANAPF主线与负载之间。图4-1ANAPF电流互感器负载侧接法的配线示意图4-2ANAPF电流互感器电网侧接法的配线示意图(2)负载侧含有并联电容柜或无源滤波装置的CT接线在很多应用场合，已经安装并联电容柜或无源滤波装置，在此情况下，要确保用户CT检测的电流不含有电容或无源滤波装置的电流。当主电路并接在无功柜后端，负载前端时，互感器(负载侧)接线如图4-3所示;图4-3主电路并在无功柜后端(负载侧)当主电路并接在无功柜前端，互感器(负载侧)接线如图4-4所示，此时需要两组CT，且它们的变比需要一致，并特别注意两组的穿线方向。图4-4主电路并在无功柜前端(负载侧)当主电路并接在无功柜后端，负载前端时，互感器(电网侧)接线如图4-5所示;图4-5主电路并在无功柜后端(电网侧)当主电路并接在无功柜前端时，互感器(电网侧)接线如图4-3所示，同样此时需要两组CT，且它们的变比需要一致，并特别注意两组的穿线方向。图4-6主电路并在无功柜前端(电网侧)(3)并机接线ANAPF有源电力滤波器允许多台并机运行来增加补偿容量。并机时只需一组CT，具体接线如图4-7所示(以2台并机为例)，将CT二次侧输出通过每台ANAPF的电流互感器输入端子串联起来。每台ANAPF的主线都并联在电网上。图4-7两台并机运行接线图1.9互感器的选择互感器用来检测负载电流的大小，是ANAPF输出补偿信号的基础，所以互感器的选择和安装非常重要。选择互感器时，首先需要知道实际被测负载电流的***大值，在留有一定裕量的基础上，选择相应量程的互感器，另外，互感器外形尺寸、安装方式、测量精度、测量频带等参数都是选择互感器的依据。操作说明2、ANAPF的操作主要分为自检、启动、补偿、待机、停机等操作，以上功能的操作步骤必须严格按照本说明书中的相应步骤进行操作。2.1操作时序表5-1ANAPF操作时序表2.2启动前的准备工作2.2.1安装检查a.检查ANAPF机柜是否安装平稳;b.检查ANAPF的安装电缆及电流互感器的电流采样线是否牢固;c.检查机柜及电流互感器的接地线是否正确、牢固;2.2.2相序检查输入电压必须是正相序(A相→B相→C相→A相)连接，错相会造成ANAPF不能正常运行!检查相序办法：检查主电路接线，确保ANAPF的相序与电网相序一致。2.2.3互感器检查互感器的接线错误是导致ANAPF不能正常运行的主要原因之一!对照5.3.2节中正确的主电路接线图检查互感器接线，互感器接线的相序和主电路相序一致，互感器的P1面始终指向电网侧，P2面始终指向负载侧。2.3操作步骤启动ANAPF运行前要特别注意的几点：l确保ANAPF的塑壳断路器处于闭合状态;l确保主电路接线正确;l确保负载侧电流采样互感器接线正确;l确保急停按钮***(抽屉式/壁挂式ANAPF除外)。2.3.1自检点击显示屏上【自检】按钮，待“确定”对话框弹出后，点击【确定】，ANAPF进入自检状态，如图5-1所示。图5-1自检确定界面自检完成后，系统当前状态显示：“停机(正常)”，如图5-2所示。图5-2停机(正常)界面2.3.2启动启动过程需要经历预充电、升压、待机等三个过程，这三个过程是在点击启动按钮后由系统自动完成。点击显示屏上【启动】按钮，待“确定”对话框弹出后，点击【确定】，如图5-3所示。图5-3启动确定界面预充电状态是一个整流过程，在此过程中ANAPF的直流电压从0V上升至560V左右。升压状态是指ANAPF母排上的直流电压由原来的560V上升到预定值的过程，升压完成后，此时母线电压状态显示为：“电压正常”。同时，ANAPF状态显示为“待机”状态，如图5-4所示：图5-4待机界面2.3.3补偿点击显示屏上【补偿】按钮，待“确定”对话框弹出后，点击【确定】，ANAPF就进入运行补偿状态，如图5-5所示。图5-5补偿界面2.3.4待机点击显示屏上【待机】按钮，待“确定”对话框弹出后，点击【确定】，ANAPF进入待机状态，如图5-4所示。2.3.5停机点击显示屏上【停机】按钮，待“确定”对话框弹出后，点击【确定】，ANAPF退出“待机/补偿”状态，待直流母线电压状态为电压偏低，同时，ANAPF状态显示“停机(正常)”，则ANAPF进入停机状态，如图5-2所示。2.3.6故障状态查询无论ANAPF是在停机过程中还是在运行过程中，一旦发生故障，在“状态”一栏都会显示：“停机(故障)”，如图5-6所示。当ANAPF发生故障时，可点击【功能】按钮进入主界面，再点击【故障记录】按钮查看故障并参考表7-1相应故障进行排查，如图5-8所示。图5-7主界面图5-8故障查询界面3、主要应用场合1.变频设备的应用场合随着技术的进步，变频设备大量应用于各类场合，变频设备会产生大量的谐波，因此，这类场合是有源滤波器主要的目标市场之一。2.不稳定负荷的应用场合不稳定负荷不是有源滤波器的主要市场，但它是电力系统一个重要的方面，因为不稳定的负荷虽然所占比例不大，但是它们对电力系统产生的影响却远远大于其它负荷所造成的影响，因此对于该类应用场合也应作为有源滤波器的主要市场方向之一。3.钢铁厂钢铁厂的电弧炉、轧钢机等是主要的谐波发生设备，且主要是冲击性负荷，对钢铁厂附近的其它负荷有很大影响。同时，谐波问题对钢铁厂无功补偿的影响很大，所以应以无功补偿和谐波治理同时处理作为目标。4.有色冶金有色冶金的负荷除电弧炉性质的负荷外，还由于采用直流湿法冶金而产生大量的直流成分。5.港口机械港机是大型的提升设备，一般都采用很大的变频器，因此是港口机械主要的谐波发生源，因此对于该类应用场合也应作为有源滤波器的市场方向之一。6.电气化铁路电气化铁路一般使用直流电机拖动，因此是一个市政方面的主要谐波源。根据现有上海、北京等地电气化铁路的运行情况，大多数系统都安装了滤波器。预计本产品可以达到电气铁路滤波器国产化的作用。7.高精度自动化生产线高精度自动化生产线本身不产生谐波，但是对于电能质量有很高的要求，因此需要在高精度自动化生产线的供电侧安装有源滤波器，以降低谐波对生产线的影响。8.办公大楼、大型商业区等节能灯和空调集中场所办公大楼、大型商业区等节能灯和空调集中场所的谐波情况也非常严重，治理方法宜采用集中治理方法，以节省成本。)