有源滤波器有源电力滤波器技术说明书.pdf

有源电力滤波器有源电力滤波器
技
术 说 明 书
深圳市力天源电子技术有限公司
SHEN ZHEN LI TIAN YUAN ELECTRONICIAL TECHNOLOGY CO 。

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第一部分：产品介绍 (4)
一、功能原理 (4)
1. 动态补偿功能 (4)
2. 抑制谐振功能 (4)
3．无功补偿功能 (5)
4. 主动(有源)滤波 (5)
二、三相三线系列有源滤波器介绍 (6)
1、应用领域及特点 (6)
2、产品特性 (6)
3、技术参数 (6)
4、典型应用 (7)
5、安装接线 (9)
三、三相四线系列有源滤波器产品介绍 (9)
1、应用领域及特点 (9)
2、产品特性 (10)
3、技术参数 (10)
4、典型应用 (11)
5、安装与接线 (12)
四、产品型号 (13)
1、三相三线产品型号 (13)
2、三相四线产品型号 (13)
3、容量扩展 (13)
第二部分：应用指导 (14)
一、应用方案 (14)
1、补偿方式 (14)
2、总补偿方案 (15)
3、部分补偿方案 (15)
4、局部补偿方案 (15)
二、产品选型 (15)
1、选型原则 (15)
2、新建项目的产品选型 (16)
3、改造项目的选型 (16)
三、设计图例 (16)
1、总补偿设计图例 (16)
2、部分补偿设计图例 (17)
3、局部补偿设计图例 (18)
绪言
电网谐波污染
当正弦波电压施加在非线性电路上时，电流就变成非正弦波，非正弦波电流在电网阻抗上产生将压，会使电压波形也变为非正弦波。

对非正弦波作傅立叶级数分解，其中频率与工频相同的分量称为基波，频率大于基波的分量称为谐波。

如今广泛使用的负载大部分是非线性的，如整流器、变频器、UPS、电梯、空调、节能灯（荧光灯）、复印机、家用电器等等，这些非线性负载会产生大量的谐波电流并注入到电网中，使电网电压产生畸变，这种谐波“污染”会对电网和用户产生严重的危害。

另外，冲击性、波动性负载，如电弧炉、焊接设备等在运行中不仅会产生大量的高次谐波，而且造成电压波动，闪变和三相不平衡等电能质量问题，危害电网的安全运行。

谐波可能导致以下问题
■ 加大线路损失，使电缆过热，绝缘老化，降低电源效率。

■ 使电容器过载发热，加速电容器老化甚至击穿。

■ 保护装置的误动或拒动，导致区域性停电事故。

■ 造成电网谐振。

■ 影响电动机效率和正常运行，产生震动和噪音，缩短电动机寿命。

■ 损坏电网中敏感设备。

■ 使电力系统各种测量仪表产生误差。

■ 对通讯、电子类设备产生干扰；引起控制系统故障或失灵。

■ 零序谐波导致中性线电流过大、造成中性线发热甚至火灾。

有源电力滤波器
力天源有源滤波器LTY APF是谐波治理完美的解决方案。

LTY APF并联在电网中，通过互感器实时检测电网中的谐波，并通过逆变产生反相的补偿电流，动态滤除电网中的谐波。

LTY APF可以独立运行，也可以通过并联实现更大的补偿容量，适合各种容量场合的谐波治理要求。

LTY APF的运行不受电网结构和负载类型的影响，不会与系统发生谐振，完美的实现各种负载的谐波治理。

LTY APF还可以实现动态无功补偿，用于改善电网的功率因数。

第一部分第一部分：：产品介绍
一、功能原理
1. 动态补偿功能
力天源有源滤波器LTY APF 的设计原理是通过注入电流补偿负载需要的电流，从而减少对上游电力系统的需求。

使用LTY APF 后，出现浪涌电流时电源变压器就不
需要提供大量的需求电流，变压器就不会过饱和。

负载和电力系统的电压保持稳定，从而消除闪变干扰。

LTY APF 采用模拟电流控制算法以实现超前快速响应。

这就使得LTY APF 在负荷快速变化期间能够实现瞬时响应，注入需要的电流，例如在电焊机的第一个浪涌期间。

无论是谐波电流还是无功负载的变化，对LTY APF 来说都没问题。

LTY APF 通过电流互感器监视负载状态，并通过注入这些负荷所需要的与注入的尖蜂周期数同样数量的电流实现快速响应。

通过使用这种瞬时接通机制，LTY APF 可以保持系统电压水平、减少电压闪变、提高功率因数、提高产品质量和运行特性，这样，就提高了整个工厂的经济效益。

2. 抑制谐振功能
力天源有源滤波器LTY APF 电源补偿系统
通过正确的设计，在低压(最高至690V)电力系统中，LTY APF 电源补偿系统能够彻底去除谐振。

LTY APF 设计简单、安装方便、性能可靠，并且系统可升级。

LTY APF 通常是费用较低的一种解决方案。

去除谐振只是电源补偿系统的作用之一。

参见全系列产品使用指南可以了解更多的信息。

电流互感器安装于三相中的两相上，为控制逻辑电路提供负载的上游电流波形，LTY APF 去除波形中的基波(50或60赫兹)成分，将剩余部分的波形反向，然后控制IGBT 的触发。

这样得到的结果就是去除上游电力系统的谐波的成分。

随着谐波电流的去除和基波频率反向电流的注入，总功率因数得到补偿。

3．无功补偿功能
静态无功补偿
调节方案之一就是采用静态无功补偿器。

这种设备使用固定的功率因数电容器，通过晶闸管控制(TSC)实现快速通、断切换。

很多情况下，还需要使用晶闸管切换电感来防止系统谐振。

静态无功补偿可以保持系统电压、减少电压闪变、提高功率因数、矫正相间不平衡以及提高系统稳定性。

可是，静态无功补偿通常用于变压器的上游。

这样就无法矫正负载处的问题和提高产品质量。

另外，与焊接特性相比，其响应速度相对较慢而不会很有效的跟随。

动态无功补偿
LTY APF电源补偿系统是一种灵活的无功补偿装置。

具有使用地点灵活和控制精度高，容量可扩展升级等优点。

LTY APF非凡的响应速度使其成为一种有效的解决方案。

另外，动态无功补偿只是电源补偿系统的优点之一。

参考系列产品使用指南可以了解更多的信息。

4. 主动(有源)滤波
LTY APF是一套使用模拟和数字逻辑电路进行电流检测和电流注入，以消除谐波和提供无功电源的电力电子系统。

通过适当的设计选型，LTY APF能将谐波减少到ANSI/IEEE 519-1992中规定的范围并将功率因数提高到接近1的水平。

LTY APF直接并联至线路中产生谐波的负荷。

对于3相3线电力系统，电流传感器安装于其中的两相上，为逻辑控制电路提供负荷的电流波形。

LTY APF逻辑电路会去除波形中的基频(50和60赫兹)成份。

逻辑电路将剩余的波形反向并调整IGBT的触发来复制这一反向波形。

这样的处理得到的结果用于去除上游电力系统谐波电流。

由于谐波电压是谐波电流流过电源阻抗而产生的，因此它们也显著地减少。

二、三相三线三相三线系列系列系列有源滤波器介绍有源滤波器介绍
1、应用领域及特点
LTY APF 可广泛应用于工业、商业和机关团体的配电网中，如：化工、冶金等领域使用的交直流传动系统，冶金行业使用的电弧炉、电信电源系统、证券交易供电系统、机场 / 港口备用电源、医疗成像系统、高层建筑、UPS/发电机组、电力系统、精密电子企业、电解电镀企业、石化企业等。

2、产品特性
(1) 补偿动态的无功功率；
(2) 滤波系统的滤波效果受电力系统阻抗的影响小； (3) 滤波系统的滤波性能好：
(4) 电力系统阻抗和滤波器之间不会产生串联或并联谐振：
(5) 同一交流系统中其它滤波负载产生的谐波电流不会流入有源滤波器；
(6) 系统中有源滤波器的容量比无源滤波器的要小的多，初始投资和运行费用都比较低。

3、技术参数
（1） 电网电压：三相三线制，380（±10%）Vac ； （2） 电网频率：50Hz ；
（3） 容量：100KV A-500KVA(100/150/200/250/300/350/400/450/500KV A)； （4） 额定电流：0~1000A （5） 谐波电压：THDu <4%, （6） 谐波电流：THDi< 7%
（7） 滤波效果：优于GB/T14549-93标准和IEEE std 519-1992标准。

（8） 滤除谐波次数：2～30次谐波; （9）
功率因数：接近1；
（10） 补偿无功和谐波；
（11）运行方式：连续，自动投切；
（12）响应速度：<0.02s；
（13）保护功能：具有过载、过压、过热、缺相、短路、抗干扰等保护功能，并自动切除。

（14）显示：电网电压、电流，各次谐波电流值、电压畸变率、故障报警等信号。

（15）标准的通讯接口：RS485／RS232接口1个；
（16）冷却方式：风冷
；
（17）符合工业现场运行要求，具体为：室内，温度-10 C ~+
45C
（18）噪音：<75db。

4、典型应用
这是一个有源电力滤波器
应用于六脉冲整流器的实例。

从负载侧，电源侧和有源滤波
器输出侧获取的实际电流波形
中可以看出，由于LTY APF/3L
的滤波作用，虽然非线性负荷
侧的电流波形有很大的畸变，
电源的输出电流仍保持基波波
型。

滤波效果表格反映出不但可以滤除非线性负载所产生的5次，7次，11次和13次等主要谐波，对其它次数的谐波都有清除作用。

谐波次数未投入%I基波投入%I基波
基波100.00% 100.00%
3 0.04% 0.04%
5 31.66% 0.67%
7 11.48% 0.68%
9 0.44% 0.30%
11 7.07% 0.71%
13 4.27% 0.52%
15 0.37% 0.05% 17 3.44% 0.46% 19 2.90% 0.64% 21 0.28% 0.26% 23 2.04% 0.41% 25 2.18% 0.49% 27 2.18% 0.17% 29 1.24% 0.40% %THD（I）35.28% 2.67%
滤波前波形注入波形
滤波后输出波形
5、安装接线
LTY APF/3L安装接线图
接线图
6、人机界面
显示屏：320×240屏幕显示。

操作按键：合闸、分闸、复位、设定、输入、上下滚屏；
把手开关：运行/停止、谐波无功/谐波；
指示灯：故障、运行、停止、谐波、谐波无功。

信息诊断：英语。

三、三相四线系列有源滤波器产品介绍
1、应用领域及特点
如今商业建筑领域大量使用的荧光灯、电脑、UPS、电梯、变频空调等，不仅严重污染电网，而且其产生的三次谐波叠加到中性线，使中性线发热，严重威胁配电系统安全。

针对商业混合型负载，力天源公司推出三相四线有源电力滤波器。

三相四线系列有源滤波器能彻底消除因三次谐波产生的中性线电流，可以消除2-25次范围内的全部或选定次数的谐波。

体积小巧，具备通讯功能，能方便地与用户现有的通讯系统相连。

力天源三相四线系列有源电力滤波器是商业建筑配电系统必不可少的重要电气设备。

2、产品特性
■有效消除因零序谐波及其产生的中性线电流。

■中性线滤波能力：三倍相线。

■可以同时滤除2-30次范围内的全部或选定次数的谐波。

■具有自动限流功能，不会发生过载。

■可以只滤波，或同时滤波和补偿无功。

■可自动消除系统谐振。

■设计选型简单，不需要进行详细的电网分析，只需要测量谐波电流的电流的大小。

■标准通讯接口。

■体积轻巧，可壁挂安装
3、技术参数
（1）电网电压：三相四线制，380（±10%）Vac；
（2）电网频率：50Hz；
（3）容量：100KV A-500KVA(100/150/200/250/300/350/400/450/500KV A)；
（4）额定电流：0~1000A
（5）谐波电压：THDu <4%
（6）谐波电流：THDi< 7%
（7）滤波效果：优于GB/T14549-93标准和IEEE std 519-1992标准。

（8）滤除谐波次数：2～30次谐波;
（9）功率因数：接近1；
（10）补偿无功和谐波；
（11）运行方式：连续，自动投切；
（12）响应速度：<0.02s；
（13）保护功能：具有过载、过压、过热、缺相、短路、抗干扰等保护功能，并自动切除。

（14）显示：电网电压、电流，各次谐波电流值、电压畸变率、故障报警等信号。

（15）标准的通讯接口：RS485／RS232接口1个；
（16）冷却方式：风冷
；
（17）符合工业现场运行要求，具体为：室内，温度-10 C ~+45C
（18）噪音：<75db。

4、典型应用
应用于商业混合型系统实例
在商业建筑中，包含多种类的非线性负载，如荧光灯、电脑、UPS、复印机等，这些负载既有单相也有三相，产生大量的三次谐波。

对比投入有源滤波器前后的谐波含量，滤波器不仅能滤除三次谐波，而且可以有效消除其它次数的谐波。

投入前
H1=100% H3=68% H5=25% H7=18%
H9=30% H11=5% H13=4%
投入后
H1=100% H3=3.3% H5=2.5% H7=2.1%
H9=1.4% H11=2.5% H13=0.1%
5、安装与接线
安装接线图
6、人机界面
显示屏：320×240屏幕显示。

操作按键：合闸、分闸、复位、设定、输入、上下滚屏；
把手开关：运行/停止、谐波无功/谐波；
指示灯：故障、运行、停止、谐波、谐波无功。

信息诊断：英语。

四、产品型号
1、三相三线产品型号
产品LTY APF/3L-50A LTY APF/3L-100A LTY APF/3L-300A
额定补偿电流（A）50 100 300
额定电压（V）208-480 208-480 208-480
额定频率（HZ）50 50 50
防护等级IP20 IP20 IP20
尺寸（mm,高×宽×深）1000×600×400 2200×800×800 2200×800×800
重量（kg）200 400 650
标准安装立式立式立式
电缆通道位置底部底部顶部
进风通道底部底部前面
*其它电压等级请联系力天源公司
2、三相四线产品型号
产品LTY APF/4L-45A LTY APF/4L-60A LTY APF/4L-90A LTY APF/4L-120A
额定补偿电流（A）45 60 90 120
额定电压（V）400V 400V 400V 400V
额定频率（HZ）50505050
防护等级IP20 IP20 IP20 IP20
尺寸（mm,高×宽
1000×600×400 2200×800×800
×深）
重量（kg）250 450
标准安装立式立式立式立式
电缆通道位置底部底部底部底部
进风通道底部底部底部底部
*其它电压等级请联系力天源公司
3、容量扩展
如果系统的谐波电流超过了单台滤波器的额定补偿能力，LTY APF可以通过并联扩展容量。

示意图如下：
第二部分第二部分：：应用指导
一、应用方案
1、补偿方式
有源电力滤波器LTY APF ，可以根据负载和配电系统实际情况，以及需要达到的补偿效果的不同，灵
活选择不同的补偿形式，达到滤波效果和投资的最优化设计。

按照LTY APF 安装位置的不同，提供总补偿，部分补偿和局部补偿三种形式。

2、总补偿方案
在一个混合型配电系统中，当非线性负载数量庞大，单台非线性负载容量较小时，适用总补偿方案。

3、部分补偿方案
配电系统中非线性负载集中在某几条支路时，适用部分补偿方案。

4、局部补偿方案
配电系统中非线性负载集中，单台容量较大时，适用局部补偿方案。

二、产品选型
1、选型原则
LTY APF有源电力滤波器的选型只与安装位置的滤波器电流大小有关，而与额定电流无关。

LTY APF可以只滤波除谐波，还可以同时滤波和进行无功功率补偿，这取决于第一次启动LTY APF时
的设置。

当LTY APF 被设置为只滤波时，LTY APF 的容量代表其能消除的谐波电流有效值。

当LTY APF 被设置为同时消除谐波和无功功率补偿时，LTY APF 的容量代表其能消除的谐波电流有效值与能补偿的无功电流有效值的均方根之和，即：
I
as
=I I q h 2
2+
其中：I as 表述有源电力滤波器LTY APF 的容量
I n =谐波电流有效值 I q =无功电流有效值
2、新建项目的产品选型
对于电气设计师，新建项目谐波估算是直接关系到滤波器选型准确性的因素。

力天源公司为您提供方便的谐波估算工具软件，帮助您正确进行滤波器选型。

3、改造项目的改造项目的选型选型
对于已经运行的配电系统，在进行谐波治理前，力天源公司及其合作伙伴将利用专业的仪表为您的配
电系统进行全面的谐波检测，并根据检测结果制定相应的选型方案。

详细选型请提供工厂应用单线图和实际电气参数, 我们的专家可以通过设计咨询、现场测试、谐波分析、计算机仿真等方式为您提供最佳的解决方案。

三、设计图例
1、总补偿设计图例
总补偿时，选择的LTY APF 容量应该根据变压器低压母线总谐波电流有效值选择。

下图是一商业建筑LTY APF 总补偿的设计图例
2、部分补偿设计图例
部分补偿时，选择的LTY APF容量应该根据补偿支路的总谐波电流有效值选择。

下图是一通讯机房配电系统LTY APF部分补偿的设计图例
3、局部补偿设计图例
局部补偿时，选择的LTY APF容量应该根据补偿的非线性负载总谐波电流有效值选择。

下图是一工业系统LTY APF局部补偿的设计图例。