有源电力滤波器的应用领域

随着国内外电力电子技术的发展,大量由电力电子开关构成的、具有非线性特性的用电设备广泛应用于冶金、钢铁、交通、化工等工业领域,如电解装置、电气机车、轧制机械、高频炉等,故国内外电网中的谐波污染状况日益严重。美国电力科学研究院EPRI最近的报告指出,全美因谐波等电能质量损失达几百亿美元。电网中的高次谐波会造成旋转电机和变压器过热,使电力电容器组工作不正常,甚至造成热击穿损坏;

有源电力滤波器应用 随着国内外电力电子技术的发展，大量由电力电子开关构成的、具有非线性特性的用电设备广泛应用于冶金、钢铁、交通、化工等工业领域，如电解装置、电气机车、轧制机械、高频炉等，故国内外电网中的谐波污染状况日益严重。美国电力科学研究院EPRI最近的报告指出，全美因谐波等电能质量损失达几百亿美元。电网中的高次谐波会造成旋转电机和变压器过热，使电力电容器组工作不正常，甚至造成热击穿损坏；对电力系统中的发电机、调相机、继电保护自动装置和电能计量等也有很大危害，严重时会引发设备误动作，造成重大事故；谐波污染对通信、计算机系统、高精度加工机械，检测仪表等用电设备也有严重的干扰。因此，必须采取有效的措施来消除电网中的高次谐波。

在低压配电网中这些谐波污染问题显得尤为突出，严重影响到各种类大型厂矿的正常生产，如钢铁、煤矿、化工、纺织等企业，以及IT和大规模微电子集成电路企业，造成产品报废，生产线停产，生产设备的寿命骤减甚至损坏。

谐波使电网中串、并联设备产生谐波损耗，降低发电、输电及用电设备的效率，大量的三次谐波电流流过中线时会使线路过热甚至发生火灾。谐波对计算机和数控设备具有很大危害，可以影响程序运行，破坏数据，使信息丢失，导致控制系统误动作。谐波能够影响各种电气设备的正常运行，对电机、变压器、电容器、电缆等设备造成振动、过热、绝缘老化，严重影响设备的使用寿命甚至直接造成设备损坏。

例如大众汽车在生产中所产生的谐波直接影响上海安亭电网，且谐波的干扰使得大众的DeviceNet现场总线自动化生产系统无法正常工作。这些谐波污染问题带来的严重经济损失以及随着电力市场的发展趋势，政府、企业和个人用户对电能质量越来越重视，产生谐波污染的用户需要相应的设备减轻或消除其对周边电力系统的影响，电力运行管理部门也会加强对相关企业的监督管理。显然上述配电网用户都是本产品的目标市场。

目前用户通常采用并联型无源滤波器来抑制谐波，但存在不少缺陷。现在的趋势是采用电力电子装置进行谐波补偿，即电力有源滤波器(APF)。与前者相比，有源滤波器能对变化的谐波进行迅速的动态跟踪补偿，而且补偿特性不受电网阻抗的影响。

有源滤波器的应用范围很广，从最常用的钢铁企业及其他有色金属冶炼加工企业，到煤矿，造纸，化工，玻璃，纺织以及电子和大规模集成电路芯片制造企业，以及IT业所需的大量计算机服务器等，都需要有源滤波器保证其生产线的可靠稳定运行。有源滤波器的设计制造在国内外均处于一个较初步阶段。国内外生产和研发该产品的公司很少。目前在国内提供有源滤波器销售服务的只有外资企业，即ABB中国投资有限公司（上海）的低压产品部，芬兰NOKIANCAPACITOR公司，以及法国梅兰日兰电气有限公司在中国所设机构。这几家公司只提供产品的售前咨询、销售安装和售后技术服务，而其技术核心的研发，以及设备元件的生产、装配和测试均在国外完成。并且设备的价位很高，给各用户安全高效的生产运行，以及技术革新，新生产线的引进等设置了较大的资金障碍。

目前国内依然停留在理论仿真、样机试验的阶段，还没有可生产工业用有源滤波器的企业，离工业化、产品化还有较大距离。这样就造成了少数的外资公司在有源滤波器系列上处于价格和技术的垄断地位。并且由于国内外电网的不同（结构、电压等级、谐波源、谐波次数等），国外的产品并不能完全适合我国电网的应用实际。

随着国内外电力电子技术的发展,大量由电力电子开关构成的、具有非线性特性的用电设备广泛应用于冶金、钢铁、交通、化工等工业领域,如电解装置、电气机车、轧制机械、高频炉等,故国内外电网中的谐波污染状况日益严重。美国电力科学研究院EPRI最近的报告指出,全美因谐波等电能质量损失达几百亿美元。电网中的高次谐波会造成旋转电机和变压器过热,使电力电容器组工作不正常,甚至造成热击穿损坏;

但是根据国内经济发展的现状，我国在有源滤波器方面的需求在近些年将有较大的增长。我国首都北京将在2008年举办奥运会，届时，谐波问题是电能质量的主要问题，现阶段北京奥组委已经建立专门的谐波测量站，每周定期向国际奥组委上交谐波状况报告，以保证电能质量。我国最大的国际城市上海将在2010年全年举办世界博览会，场馆对电能质量也提出了更高的要求，上海市也建立了专门的谐波测量站，以保证电能质量。由此可见，谐波问题已成为当前电力系统面临的主要问题。

本产品现已通过科学技术鉴定，科技情报研究所和科学技术鉴定报告均认为：本产品已经达到国际先进水平。因此本产品将立足于国内电网的实际情况，利用我公司的先进技术和设备以及国内较低的制造成本，必将打破该产品为国外公司垄断的局面，并生产出符合中国国情的先进产品，为上海地区以及全国的工业发展带来好的经济效益。

谐波的危害

1.使旋转电机和变压器过热、振动和噪声，降低变压器额定容量，缩短电机使用寿命

2.使电力电容器组工作不正常，甚至造成热击穿损坏

3.使线路损失加大、电缆过热、绝缘老化，严重时会使电缆“放炮”

4.影响电力系统中的发电机、调相机、继电保护和自动装置，严重时会引发设备误动作，造成重大事故 使电能计量等产生误差

5.严重干扰通信、计算机系统、高精度加工机械，检测仪表等用电设备的使用

6.大大提高了电网谐振的可能

7.损坏电网中敏感设备

8.导致中线电流过大，造成中线发热甚至火灾

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极其重要的方面，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。

随着国内外电力电子技术的发展,大量由电力电子开关构成的、具有非线性特性的用电设备广泛应用于冶金、钢铁、交通、化工等工业领域,如电解装置、电气机车、轧制机械、高频炉等,故国内外电网中的谐波污染状况日益严重。美国电力科学研究院EPRI最近的报告指出,全美因谐波等电能质量损失达几百亿美元。电网中的高次谐波会造成旋转电机和变压器过热,使电力电容器组工作不正常,甚至造成热击穿损坏;

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。

其典型用户有：上海宝钢集团公司、上海大众汽车有限公司、上海通用汽车有限公司、北京奥运会各场馆、上海世界博览会各场馆、上海港码头、金川有色金属集团公司、上海市明珠线、上海市各大卖场等等。

电力有源滤波器与无源滤波器的比较

上海利思电气有限公司生产的电力有源滤波器为谐波治理提供了完美的解决方案，采用自主研发的最新技术，可以快速准确地实时跟踪检测出谐波，并通过优秀的算法，控制IGBT实现对谐波的补偿，并同时提供无功补偿的功能，可以为用户改善功率因数。本产品能大大地提高电能质量、延长用户设备的使用寿命和节约电能，可以为国家倡导绿色能源做出重大贡献。

技术指标和电气参数

谐波电流：THD(I)<5%，TDD<5%，谐波次数为3次以上的高次谐波

谐波电压：THD(V)<5%，谐波次数为2至50

随着国内外电力电子技术的发展,大量由电力电子开关构成的、具有非线性特性的用电设备广泛应用于冶金、钢铁、交通、化工等工业领域,如电解装置、电气机车、轧制机械、高频炉等,故国内外电网中的谐波污染状况日益严重。美国电力科学研究院EPRI最近的报告指出,全美因谐波等电能质量损失达几百亿美元。电网中的高次谐波会造成旋转电机和变压器过热,使电力电容器组工作不正常,甚至造成热击穿损坏;

滤波效果：符合ANSI/IEEE std 519-1992，GB/T 14549-93

功率因数：COSØ>0.95

响应速度：25KHz

额定电压：220V至6kV，3相或3相4线

电压偏移：±10%

额定频率：50Hz，±5%

最大电流：100%

冲击耐压：ANSI/IEEE std C62.41-1991

产品特性

可同时滤除2至50次谐波；

响应时间小于200μs，响应速度快、控制精度高；

瞬间300%额定容量涌流补偿；

采用20kHz的IGBT，完美迅速消除谐波；

可自动消除系统谐振；

具有自动限流功能，不会发生过载；

可只滤除谐波，或可以同时滤除谐波和补偿无功；

设计选型简单，不需要进行详细的电网分析，只需测量谐波电流大小

产品优势分析

对于同类产品，利思产品能够在技术上替代国外产品，在价格上具有相当大的竞争优势，而且具有国家宏观政策的支持，以及各类服务的优势，在本公司员工的努力下，在产学研精诚合作下，本产品必然能够成功进入国内外市场。

1.技术优势

本公司的电力有源滤波器是由我公司和上海交通大学共同组建的研发队伍自主研发并具有完全自主知识产权的国产化的高科技产品，并已申请了国家发明专利知识产权的保护。作为掌握自主知识产权的国内企业，是我国国家政策重点支持的对象；本产品的研究内容也是国家“十五”、“十一五”期间重点支持的方向。目前本公司是国内首家可将工业用电力有源滤波器产业化生产的企业，填补了同类产品的国内空白。本产品可以消除电网中的谐波，能大大地提高电能质量和节约电能，能为国家倡导绿色能源做出重大贡献。本电力有源滤波器产品已经过科学鉴定已达到世界先进水平，在技术方面已可以同国外产品相媲美。并且此产品得到了国家创新资金的扶持，已列为上海市科学技术委员会科研计划重点项目。

2.价格优势

利思产品具有明显的价格优势。作为国内企业，在掌握自主知识产权的基础上，方便控制产品的成本，可以生产出价廉物美的产品，这样不仅可以在我国国内市场满足用户的需要，更可以将来出口国外，占领欧美市场。

3.服务优势

由于国内外电网的不同（结构、电压等级、谐波源、谐波次数等），利思可针对用户系统进行完备的科学仿真计算及咨询的工作，使产品在解决一般问题的基础上，还能更好地为用户的特殊问题给予最优的解决方案。本产品除上述的竞争优势外，还具有国内公司天然的服务优势，在实现产品在国内销售的情况下，较比国外公司，我公司能够及时地满足用户维护、升级、技术支持的需要。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/4fq1.html