有源滤波器

有源滤波器之所以称为有源，顾名思义该装置需要提供电源（用以补偿主电路的谐波），其应用可克服LC滤波器等传统的谐波抑制和无功补偿方法的缺点（传统的只能固定补偿），实现了动态跟踪补偿，而且可以既补谐波又补无功。

基本概念

三相电路瞬时无功功率理论是APF发展的主要基础理论；APF有并联型和串联型两种，前者用的多；并联有源滤波器主要是治理电流谐波，串联有源滤波器主要是治理电压谐波等引起的问题。有源滤波器同无源滤波器比较，治理效果好，主要可以同时滤除多次及高次谐波，不会引起谐振，但是价位相对高！

基本原理

有源电力滤波器，是采用现代电力电子技术和基于高速DSP器件的数字信号处理技术制成的新型电力谐波治理专用设备。它由指令电流运算电路和补偿电流发生电路两个主要部分组成。指令电流运算电路实时监视线路中的电流，并将模拟电流信号转换为数字信号，送入高速数字信号处理器（DSP）对信号进行处理，将谐波与基波分离，并以脉宽调制（PWM）信号形式向补偿电流发生电路送出驱动脉冲，驱动IGBT或IPM功率模块，生成与电网谐波电流幅值相等、极性相反的补偿电流注入电网，对谐波电流进行补偿或抵消，主动消除电力谐波。

技术优势

绿色化

效率达97.2%，比效率为95%的有源滤波器年节约电能约6,500kwh

效率更高的拓扑增强型控制算法

基于精确模型的热设计和结构优化

小型化

体积仅为同类主流品牌1/6,占用更少空间，

活适应不同的工况安装创新，壁挂式或机架式安装使用更少的原材料，保护环境

智能化

补偿指定次数谐波可调感性、容性无功补偿补偿系统不平衡负载自动检测、抑制系统谐振全功能监控系统

模块化

N+1冗余，显著提高系统可靠性流水线生产，更出色质量保证减少系统单故障点灵活并联，适应不同工况

功能特性

同时滤除2~50次谐波，或选择2~50次内任意次数谐波进行补偿响应时间小于300μs

采用3DSP+CPLD全数字控制方式和国际知名品牌高速IGBT，闭环控制，精确滤除谐波

应用四相线技术，消除中性线电流

自动消除谐振，不受电网阻抗和系统阻抗变化影响具有补偿谐波；同时补偿谐波和无功；同时补偿谐波，无功和负载三相电流不平衡三种工作模式

电子式过负荷保护

逆变器控制具备了机器快速的FPGA，功率数字信号处理功能

模块化设计，易于扩展多机并联集中监控功能远程网络监控功能

维护方便，在符合要求的工作环境下工作，非机器故障无需维护

产品设计标准

国际标准

EN50091-3,EN61000-6-2,EN55011,EN50178:1997,IEC62040-3,IEC50178:1997,AS62040-3（VFISS111）,CISPR11

GB/T14549-93《电能质量：公用电网谐波》

GB/T15543-1995《电能质量：三相电压允许不平衡度》

GB/T15945-1995《电能质量：电力系统频率允许偏差》

GB/T12326-2000《电能质量：电压波动和闪变》

GB/T12325-2003《电能质量：供电电压允许偏差》

GB/T18481-2001《电能质量：暂时过电压和瞬态过电压》

GB/T15576-2008《低压成套无功功率补偿装置》

GB7625.11998《低压电气电子产品发出的谐波电流限值》

GB4208-2008《外壳防护等级(IP代码)》

电压输入范围

额定工作电压为380V，可承受-40%～+20%的电压波动，频率为50/60Hz,可承受+/-5%的频率波动，适应各种不同工况的电能质量环境。同时，如果电压波动超过上下限，机器自动闭锁输出，并发出告警。

自动限流

自动限定在额定容量范围内100%输出，如果负载侧谐波电流大于机器额定容量，机器会在额定容量内继续输出电流补偿谐波，不会发生过载导致自身超载或退出运行。

负载短路保护

可承受负载瞬间短路的冲击，在短路消除后重新启动。

并联独立控制

并联接入电网，不会因机器故障导致电网发生断电事故。多台YW-APF有源电力滤波器并联系统，如果一台因故障退出运行，剩余的机器仍能正常工作实现滤波功能。

三相电流独立控制

各相电流独立控制，单相注入电流，不受系统三相电流不平衡影响，中性线滤波能力为相线的三倍。

IP防护等级及防雷保护

IP保护等级为IP20；防雷保护能力为20kA。

监控系统

系统具备快速、完全的故障自检功能，包括市电欠压或过压、母线过压或过流、风扇故障、功率器件过温、输入保险丝熔断等各种故障自检，所有故障均通过LCD显示屏及LED运行状态灯发出告警信号，同时机器自动采取相对应的操作保护系统。监控系统在供电或断电情况下可保存500条故障记录，便于分析原因及排除故障。

设计方法

有源滤波器的设计方法，大致可归结为级联法和模拟法两大类。

级联法

根据技术指标要求，求出可以物理实现的转移函数（通常可由现成的有源滤波器资料和手册中查得），并将它分解为低阶函数（主要是二阶函数）之积，将这些低阶函数分别用有源电路实现后再级联起来，就实现了原转移函数。实现低阶函数的电路通称为基本节，目前已有许多典型的二阶基本节电路供设计者选用。按基本节中使用放大器的数目可分为单放大器电路、双放大器电路、三放大器电路、四放大器电路，图1给出了几个基本节示例。级联法设计过程比较简单，电路特性调整容易，所实现的电路比较经济，是常用的方法。

模拟法

先设计出能满足技术指标要求的LC滤波器器作为设计原型，再用有源电路去模拟实现。这种方法又可分为元件模拟法和功能模拟法两类，并且多以双端终接电阻的LC梯型滤波器为原型。通常，模拟法比级联法需用更多元件。

（1）元件模拟法

用模拟电感（能实现电感特性的不含电感元件的有源电路）取代LC滤波器中的电感元件。现有浮地模拟电感电路的性能还不够好，用得较少。当LC滤波器中含有浮地电感时，常通过变换的方法来消除它。RLC—CRD变换是常用的一种。它是用因子K/s（s是复频率，K为实常数）使电路中每个元件的阻抗都增大K/s倍。这种变换不会改变原电路的传输特性，却使原电路中的R、L、C元件分别变成了C、R、D（频变负阻）元件。图2是一例子。

（2）功能模拟法先作出LC原型滤波器电路中各电压电流的信号流图，再用积分器、加法器、乘法器等有源电路来实现。