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什么是APF滤波器或者APF有源滤波器

滤波器的类型和专业术语都很多,那么什么是APF滤波器呢?

有源电力滤波器(英文名称:active power filter,简称APF)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。 通过并联的方式接入电网,实时检测负载的谐波和无功分量,采用PWM变流技术,将与负载谐波和无功分量大小相等、方向相反的电流注入供配电系统中,对谐波电流进行补偿或抵消,主动消除电力谐波。

原来APF滤波器就是有源电力滤波器那么简单,不过本公司并不销售此类滤波器。深圳市品慧电子有限公司主要代理日本TDK、村田murata的三端子滤波器、共模滤波器系列。

通过品慧工程师的介绍,现在你清楚了什么是APF有源滤波器了吧。

bluewave滤波器|bluewave有源数字滤波器

blueWave滤波器简介

BLUEWAVE是一款由德国生产的有源滤波装置,是全新一代的全数字有源滤波器,与传统技术相比具有更快、更小、功能更强大等优势,这些优势使其能轻松解决电能质量问题。除可以动态分相补偿谐波和无功外,还可以解决三相不平衡、电压波动及闪变等电能质量问题。

它完全克服了无源滤波装置的所有弊端,独立于系统阻抗,没有过载和谐振的危险,滤波更灵活有效。单台补偿容量从30A至300A,电压等级从380至690V,适用于3线或4线的系统,可不等容并联。体积非常小巧,防护等级达到了IP54,能在恶劣环境下运行,且有250%的超强过载能力。

blueWave滤波器工作原理

主要由IGBT电力电子元件组成的设备,检测到负载谐波并产生对应的补偿电流,修补电源电流几乎为正弦波。其滤波方式为“谐波抵消”。

blueWave滤波器应用

该产品主要应用于产生谐波较大的场合,如港口码头、汽车制造、通信、轨道交通等领域。与无功补偿模块配合使用构成LSVG系统,能达到更好的滤除谐波效果。

epcos滤波器|epcos有源滤波器

供应EPCOS滤波器,EPCOS有源滤波器。

EPCOS又叫TDK-EPCOS,已经被TDK收购成为TDK的全资子公司,TDK一级代理商供应EPCOS滤波器。

EPCOS滤波器主要应用在汽车电子/ 遥控、移动通信与工业电子上。

供应EPCSO滤波器热销型号有:

EPCS滤波器

B39361X6872N201
B39162B9037E910
B39182B9500L310
B39182B9501L310
B39440X6959N201
B41821A5228M
B43310A5688M
B43310A9568M
B43310C9228M
B45197A5106K309
B72207S171K101
B72207S171K101
B72207S200K101
B72590T0140L060
B72590T8140S160
B72650M0110K072
B81130C1224K
B81130C1224M
B81130C1225M
B32529C8103J000
B82720A2102N40
B32521C3473J
B57237S0220M000
B57237S330M
B57235S100M
B72207S10K150
B72207S07K150
B72207S14K30
B72207S07K140
B72207S20K30
B72207S07K275
SIOV-S07K210
B32529C474K
B57164K472J
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B88069X0380S102
B88069X1380S102X9
B57164K151J
B72590T40M60V5
B32652A4474J
B32522N6334K
B32529D6154K000
B72520V400K62
B72527C3140K
B59860C0120A051
B39182B7821C710
B59115P1080A062
B72210S271K312
B72205S750K101
B57236S0250M000
B72205S271K311
B39252B4041U410
B82144A2105J
B82498B3221J
B32523Q475K
B32923C3225M
B32922C3474K6
B82462A4473K
B82462A4682M
B32529C472K
B57364S100M
B32922C3224M
B32022A3103M
B39202B9507L310
B32529C474K
B78108S1225J
B39841B9003E910
B39841B9425M410
B39881B7845K410
B39881B9022E610
B39881B9035E610
B39881B9400K610
B39881B9422K610
B39941B4127U410
B39941B7837K410
B39941B9401K610
B39182B4142U410
B39182B9402K610
B39192B7904C710
B39202B9031E910
B39202B9409K610
B39202B7847K410
B39202B9007E610
B39202B9008E610
B39202B9403K610
B39202B9419K610
B39202B7853C710
B39202B9030K310
B39212B7827K410
B39212B9408K610
B39212B9411K610
B39202B9508L310
B39182B9308G110
B39182B9500L310
B39202B9300G110
B39941B9302G110
B39941B9509L310
B39182B9307G110
B39182B9501L310
B39941B9301G110
B39821B3836U410
B39861B4161U410
B39931B4018Z810
B39931B4040Z810
B39202B7686L313
B39881B7637L710
B39881B7638L710
B39881B7683L310
B39242B9413K610
B39111B4542H310
B57235S809M
B57237S600A2
B59115P1080A62
B59860C120A70
B59985C160A70
B59995C120A70
B72520V300K62
B78421P7404A005
B78525P8647A005
B82472G6334M
B82472G6474M
B82790S513N201
B82793S513N201
B88069X1380S102
B88069X2250S102
B88069X720S102
B88069X720S102
B88069X780S102
B88069X780S102
B88069X8300B502
B88169X2001B502
B88169X2049B502

为什么不建议在变频器的输入端安装有源滤波器

变频器的谐波电流已经引起广泛的关注,与此对应,变频器的谐波治理技术也越来越被关注。要是变频器的谐波电流达到某个特定的指标,例如,THID<8%,一般只能采用专门的谐波滤波器,电抗器达不到这么严格的要求。

  变频器电源线输入端安装的谐波滤波器一般有两种,一种是有源滤波器,另一种是HTHF滤波器。从电磁兼容的角度看,尽量避免在变频器的电源线输入端安装有源滤波器。因为,有源滤波器在工作时会产生较强的电磁干扰,这些干扰会导致电网上充满高频噪声,表现为毛刺,也会通过空间产生电磁辐射,对邻近的其它电子设备产生干扰。下面解释有源滤波器带来的电磁干扰风险。

  有源滤波器的工作原理与变频器很类似,只不过有源滤波器的逆变器产生的谐波电流,而变频器的逆变器产生的是正弦波电流。因此,只要了解了变频器产生电磁干扰的机理,就容易了解有源滤波器产生电磁干扰的机理。

  众所周知,变频器最强的电磁干扰源之一。变频器之所以产生很强的电磁干扰,是因为它输出PWM电压,也就是高频脉冲电压,这种高频电压会产生很强的电磁干扰。这种干扰通过途径对其他电子设备产生电磁干扰,变频器产生的几种干扰总结如图1所示。

  1) 输入电源线的谐波电流发射:由整流电路产生;

  2) 输入电源线的射频电流发射:由逆变器泄漏到输入回路的高频成分;

  3) 输入电源线的电磁辐射:电源线上有射频电流时,必然产生电磁辐射;

  4) 输出电缆的电磁辐射:输出电缆上的电压波形为PWM电压波形,这种脉冲电压必然产生很强的电磁辐射。

图1 变频器产生的电磁干扰种类

  有源滤波器是直接向电网上用PWM电压波的形式注入谐波电流,因此它产生图1中的2项、3项、4项。需要注意的是,有源滤波器产生的第2项(射频电流发射)更加强烈。因为,在变频器的场合,射频电流仅仅是从逆变器泄漏到输入端,而有源滤波器是直接注入。

  有源滤波器产生的干扰分布在载波频率(也就是PWM电压波形的脉冲重复频率)及其各高次谐波上。一般的有源滤波器,载波频率为10kHz,因此干扰主要产生在10kHz以上的各个频率。

  我们知道,变频器都是要满足一定电磁兼容标准要求的,也就是要限制电磁干扰的发射。那么,安装了有源滤波器后,变频器的电磁干扰发射必然超标,导致变频器工作时产生电磁干扰。例如,某港口的龙门吊工作时,由于变频器的干扰,现场的视频监控系统受到干扰,图像质量很差。本来认为是谐波电流导致的,在变频器的电源线输入端安装了有源滤波器,结果干扰的情况更加严重。

  那么,怎样消除变频器的谐波电流呢?航天绿电为此专门开发了HTHF系列滤波器,能够消除变频器的谐波电流,并且不会导致额外的电磁干扰。

电网有源滤波器结构及其应用

摘要:在非线性负载的交流电网中,有源滤波已成为抑制谐波和无功功率补偿的一项成熟技术。本文全面介绍了交流电网中,有源滤波器的结构特点及其应用,并展望了有源滤波技术的发展方向。 

叙词:有源滤波器;谐波;无功补偿;无源滤波器 Abstract:

1 引言 

随着电力电子技术的迅猛发展和成熟,电力系统中的大型功率电子装置日益增多,在提高工业自动化水平和效益的同时,由于是各种使用传统相控整流技术的大容量非线性负荷,在运行过程中所产生的高谐波和低功率因数的运行状态,严重危害着电力系统的安全和电网供电质量。 

传统的谐波抑制和无功补偿的方法是将电力无源滤波器与需补偿的非线性负载并联,为谐波提供一个低阻通路的同时也提供负载所需的无功功率。无源滤波器(PF)具有结构简单,使用方便,技术成熟以及成本低等优点。同时,它的缺点也很明显[1]: 1)它的补偿特性受电网及负载影响较大,其滤波效果依赖于电网和负载的参数,滤波特性较差;2)给电网带来一定隐患,可能发生电网与滤波器间的串、并联谐振;3)只能补偿固定的无功功率,对变化的无功功率不能进行精确的补偿,不能对谐波和无功实现动态补偿;4)所需储能元件的体积大。有源滤波器(APF, Active Power Filter)则有效的解决了无源滤波器的缺点。有源滤波器的补偿特性受电网及负载影响很小,不但避免了与电网发生串、并联谐振的危险,同时还可抑制串并联谐振的发生;实现了动态补偿,可以对频率和大小都变化的谐波以及变化的无功功率进行迅速的动态跟踪补偿;可以同时对谐波和无功进行补偿,且补偿无功的大小可做到连续调节,既可对一个谐波和无功源单独补偿,也可对多个谐波和无功源进行综合补偿;有源滤波器补偿无功功率时不需储能元件,补偿谐波时所需储能元件容量不大。 

本文在介绍有源滤波器的基本原理和结构特点的基础上,介绍了有源滤波器拓扑结构的发展现状及其运用,最后展望了有源滤波器的发展前景。 

2 有源滤波器的原理及其结构 

有源滤波器是由一组开关器件和无源储能元件如电感和电容组成,其系统主要由指令电流运算电路和补偿电流发生电路两大部分组成。有源滤波器结构如图1。设负载电流 的高次谐波含量为 。它的基本工作原理是:检测补偿对象的电流(或电压),经过指令运算电路得到补偿电流的指令信号。该信号经控制器由补偿电流发生电路获得,补偿电流 与负载中的谐波电流 抵消, 使电网的电流恢复为纯正弦波形;同时,有源滤波器发出基波无功电流,进行无功补偿。 

图1 有源滤波器的结构 

3 有源滤波器的拓扑结构及其应用 

根据电力有源滤波器接入电网的方式,可将其系统构成分为三大类,即并联型[2-4],串联型[5,6]和混合型[7]。 

3.1 并联型有源滤波器 

一般情况下,并联型有源滤波器有三种使用方式,单独使用方式、与PF混合使用方式以及注入电流方式。 

3.1.1 并联APF单独使用方式 

图2为单独使用方式的并联型有源滤波系统的构成拓扑。它是有源滤波器中最基本的形式,它可产生与负载谐波大小相等,方向相反的补偿电流,从而将电源侧电流补偿为正弦波。并联型有源滤波器主要用于感性电流源型负载的补偿,它也是工业上已投入运行最多的一种方案,但由于电源电压直接加在逆变桥上,因此对开关元件的电压等级要求高;负载谐波电流含量高时要求这种APF的容量必须很大,同时具备大的补偿容量和宽的补偿频带比较困难。 


图2 单独使用的并联APF 

3.1.2 与PF混合使用方式 
  为克服单独使用时面临的缺点,并联型APF常常与PF混合使用。就与PF混合使用的形式来说又可分为两种:一种是有源电力滤波器与无源滤波器并联;另一种是有源电力滤波器与无源滤波器串联。图2(a)是并联型APF与PF并联的结构图。APF与PF并联接入电网,共同承担补偿谐波的任务。PF主要补偿较高次的谐波,是一个高通滤波器,它一方面用于消除补偿电流中因主电路中器件通断而引起的谐波,另一方面它可滤除补偿对象中次数较高的谐波,从而可降低对APF主电路中器件开关频率的要求。图3(b)为并联型APF与PF串联使用的结构图,该方式中,APF的用于改善PF的滤波特性,克服PF易受电网阻抗影响和易与电网阻抗发生谐振缺点。而谐波和无功主要由PF补偿,而这种方式中,APF不承受交流电源的基波电压,因此装置容量比较小。并联混合型有源电力滤波器具有安装、维护简单的优点, 可以直接在已有的无源滤波器上进行改造, 因此并联混合型电力有源滤波器的使用最为广泛。 
3.1.3 注入电路方式 
  注入电路方式又可分为与LC串联谐振注入电路方式和与LC并联谐振注入电路方式两种。这种方式可降低APF的容量,它是用电感和电容构成注入回路,利用电感电容电路的谐振特性,使得APF只需承受很小部分的基波电压,从而使APF 容量减小。 
3.2 串联型有源滤波器 
  串联型APF的包括单独使用方式和与无源滤波器混合使用方式两种。串联型APF的结构图如图4。这种装置相当于一个电压控制电压源,通过对电源电压中的谐波分量的检测,产生与之相反的附加电压信号,从而实现系统与谐波的隔离,使电源端电压恢复正弦波形。这种方式的特点是有源滤波器作为电压源串联在电源和基波源之间,它主要用于消除带电容二极管整流电路等,电压型谐波源负载对系统的影响,以及系统侧电压谐波与电压波动对敏感负载的影响。 
与并联型APF相比,由于串联型APF中流过的是正常负荷电流,因此损耗较大;此外,串联型APF的投切,故障后的退出及各种保护也较并联APF复杂。因此,目前应用较多的是串联型APF与PF混合使用方式。图5为这种方式的典型系统结构。该方案的特点是谐波基本由PF补偿,而APF作用只是改善PF的滤波特性。 
3.3 混合型有源滤波器 
  混合型是指串联APF和并联APF的混合使用。如图6,串联的APFI将电源与负载隔离,阻止电源谐波电压传入负载端,同时也阻止了负载中的谐波电流污染电网;并联的APFII则提供了一个低阻抗的谐波电流支路,用于吸收负载中的谐波电流,阻止负载中的谐波电流在电源端产生额外的谐波电压。 
这种混合型APF结合了串联型APF和并联型APF的优点,又称为统一电能质量调节器(UPQC)。混合型APF结构的主要缺点是控制方法复杂,成本较高。 
4 有源滤波器的发展趋势 
有源滤波器是改善供电质量,净化电网污染的一种有效装置,自从七十年代提出以来,有源滤波技术得到了长足的发展,越来越多的APF投入了运行,无论从现实功能还是运行功率上都有明显进步。目前,APF已经运用在提高电能质量,解决三相电力系统中终端电压调节,电压波动抑制,电压平衡改善以及谐波消除和无功补偿等问题上。从近年来的研究和应用[1-8]可以看出,有源滤波器的发展前景如下: 
1)随着新型能源的发展,有源滤波器的运用范围得到极大扩展。特别是新型能源发电后并入电网时,有源滤波器可减少其对电网产生危害,如文献[8]介绍了一种可运用于太阳能发电的有源滤波器。 
2)从成本和效率,以及扩大容量来说,APF与PF混合使用的有源滤波器系统将得到更加广泛得运用。 
3)有源滤波器装置的多功能化也是其发展的一个方向。APF在消除高次谐波的同时,提高电力系统的稳定性,抑制闪变和补偿无功。这样既符合电力系统发展的需要,又从功能上降低了装置得成本。 
5 结束语 
    本文在介绍有源滤波器的工作原理的基础上,分析了各种有源滤波器的结构特点,总结了有源滤波器的发展现状,展望了有源滤波器的发展趋势。 
随着我国电力事业的发展,电能质量的要求将不断提高,利用有源滤波进行电能质量治理有着巨大的市场潜力。特别在补偿谐波、无功功率、中线电流、不平衡电流等方面,有源滤波技术必将拥有更加广阔的前景。