有源滤波器技术初探

有源滤波器技术初探一、国内外现状和最新进展国内外现状有源电力滤波器（ActivePowerFilter，简称APF）是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置，它能够对大小和频率都变化的谐波以及变化的无功进行补偿。国外知名的有源电力滤波器的生产厂家有：ABB、施耐德、西门子等，国内知名生产厂家有：盛弘电气、南京亚派科技、思源电气、上海双电、英纳仕电气、西安赛博等。国内以盛弘电气最新Sinexcel系列为例。具有谐波补偿、功率因数补偿和三相不平衡补偿等多种补偿功能。盛弘独创了智能傅里叶算法，能够自动学习电网环境及系统阻抗，有效避免系统震荡，使系统达到最稳定的补偿状态。有源滤波器开启，自动适应配电系统的阻抗特性和神经网络，有源滤波器阶梯式递增发出补偿电流，在5分钟内达到额定容量戒系统需要的补偿容量。应用不同功能实现完美电能质量SinexcelAPF具有无功、谐波、三相不平衡PF0.99三相平衡的补偿功能THDi5%谐波补偿APF可同时滤除2~50次谐波，或无功补偿三相不平衡补偿根据需要有选择的设置谐波电流的，容性感性三相有功不平衡补偿、补偿次数及各次谐波的补偿率。PF1.00完美无功补偿效果特色：与互联+时代潮流同步，手机远程操控功能，轻松实现实时在线监控及完成指令动作，，可对APF的各项运行数据进行控制和监测，与物联网时代相搭调。最新进展目前从世界各国对于有源滤波器开展的研究工作来看，主要的研究热点与关注点基本上都集中在了：结构选型的对比、谐波提取算法的改进以及控制策略的优化三个方面。一般来说，目前研究的有源滤波器其结构拓扑方式主要有：并联型拓扑、串联型拓扑以及混合型拓扑。在国外研究中有基于前馈型（由反向传播算法训练）ANN和马丹尼型神经人工神经网络（ANN）和神经模糊的并联混合型有源电力滤波器控制器（SHAPF）在分配系统中减轻谐波-模糊方法。混合控制器提出了改进SAPF的表现和补偿的PQ。混合动力技术是用来提取基准电流用于补偿SAPF和减少电能质量问题布谷鸟搜索算法和径向基函数神经网络技术的结合。二、有源滤波器设计的形式，使用场合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，并将它分解为低阶函数之积，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。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。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。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。（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。使用场合电能质量产品及解决方案为不同供电场合、工业生产环境优化电能质量及智慧管理电能，提高电力能源的使用效率。应用全控型技术，达到完美和高效的电能质量系统。案例1.施耐德帮助高能耗水泥行业转型水泥生产是建材行业的能耗之王——水泥的能耗约占全球能源消耗的2%，二氧化碳排放量占全球碳排量的5%。国家多次将水泥作为“产能过剩”“落后产能”的重灾区。在工厂中应用有源滤波器的能源管理，可完美治理谐波，从而减少谐波在电缆、开关、变压器中的发热，减少谐波引起的停电故障和时间，提高电源利用率减少运营成本。面临挑战，为实现可持续发展，中建材与施耐德电气合作。施耐德以EMS能源管理系统，设备管理解决方案，采用“互联网+水泥制造”模式，实现远程监控和智能化控制，能效较之前提升了10%，降低人员劳动强度60%,最大限度地减少/消除非计划停机并增加主机设备使用寿命，提升操作安全水平。单位产品能源节省达3-5%。案例2.石油和天然气工业由于面临在石油和天然气工业的独特挑战，一个可靠的低谐波滤波器是成功操作的重要成分。海上石油钻井平台需要专门的高耗能设备。这种机器的强度变化会导致电源变化，谐波，或其他问题，容易造成跳闸、或其他有害的并发症。应用APF调整改善电能质量，避免误跳闸。扩展设备寿命可靠的电能质量解决方案可确保电源获得稳定补偿。随着APF调整，降低磨损,停机和更换风险。高电能质量设备的功能的有效运行，也使其有了更长的使用寿命。能量消耗以低谐波滤波器积极补偿，解决一个由能量消耗引起的微弱或不稳定电网会带来的问题。参考：1.有源滤波器百度百科=Qh2vvErWqQn73fteV_x8D6zcN7DCQXZ5w9scDboP8P8bPXEKsv2rwewz07SreR6tiDX1o9HiAwa2lk5fRpiuoa#62.施耐德电气中国://adfpowertuning.com/industries/oil-gas.html4.盛弘电气