有源电力滤波器原理:
有源电力滤波器的基本原理是实时检测电网谐波及补偿对象的电压和电流,经指令电流运算单元计算出补偿电流指令信号,利用可控电力电子器件产生与之大小相等、相位相反的补偿电流,注入电网与负载中的谐波电流抵消,使得电源中电流中只含基波,终达到消除电源电流中谐波的目的;同时,有源滤波器发出基波无功电流,进行无功补偿。
有源电力滤波器从理论上讲可以产生任意波形的电流。与传统的无源滤波器一样,有源电力滤波器也是给谐波电流或谐波电压提供一个在谐振频率处等效导纳为无究大的并联网络或等效阻抗为无穷大的串联网络。
根据接入电网的方式,有源电力滤波器可以分为并联型、串联型。每一种类型的有源电力滤波器结构不同,因其工作原理、特性各不相同。
有源电力滤波器能解决变频器应用中哪些问题?
1、电动机的效率降低和温升的问题
不论那种形式的变频器,在运行中均产生不同程度的谐波电压和电流,使电动机在非正弦电压、电流下运行。据资料介绍,以目前普遍使用的正弦波PWM型变频器为例,其低次谐波基本为零,剩下的比载波频率大一倍左右的高次谐波分量为:2u+1(u为调制比),高次谐波会引起电动机定子铜耗、转子铜(铝)耗、铁耗及附加损耗的增加,较为显着的是转子铜(铝)耗。因为异步电动机是以接近于基波频率所对应的同步转速旋转的,因此,高次谐波电压以较大的转差切割转子导条后,便会产生很大的转子损耗。除此之外,还需考虑因集肤效应所产生的附加铜耗。这些损耗都会使电动机额外发热,效率降低,输出功率减小,如将普通三相异步电动机运行于变频器输出的非正弦电源条件下,其温升一般要增加10%-20%。
2、使电动机绝缘强度降低加速老化问题
目前很多变频器是采用PWM的控制方式。他的载波频率约为几千到十几千赫上升率,相当于对电动机施加陡度很大的冲击电压,使电动机的匝间绝缘承受较为严酷的4~6倍电压叠加在电动机运行电压上,会对电动机对地绝缘构成威胁,对地绝缘在高压的反复冲击电动机定子绕组要承受很高的电压外,由PWM变频器产生的矩形斩波冲加速老化。
3、谐波电磁噪声与震动加大问题
普通异步电动机采用变频器供电时,会使由电磁、机械、通风等因素所引起的震动和噪声变的较加复杂。变频电源中含有的各次时间谐波与电动机电磁部分的固有空间谐波相互干涉,形成各种电磁激振力。当电磁力波的频率和电动机机体的固有振动频率一致或接近时,将产生共振现象,从而加大噪声。由于电动机工作频率范围宽,转速变化范围大,各种电磁力波的频率很难避开电动机的各构件的固有震动频率。
4、电动机对频繁启动、制动的适应能力
由于采用变频器供电后,电动机可以在很低的频率和电压下以无冲击电流的方式启动,并可利用变频器所供的各种制动方式进行快速制动,为实现频繁启动和制动创造了条件,因而电动机的机械系统和电磁系统处于循环交变力的作用下,给机械结构和绝缘结构带来疲劳和加速老化问题。
5、变频器会产生高奇次谐波
其中主要以5次和7次对变频器和电机影响比较大,通常在设计的时候为降低谐波的影响会增加电抗器,吸收电容等。也可以在变频器输出端增加滤波器。
四大优势
绿色化
1、效率达97.2%,比效率为95%的有源滤波器年节约电能6,500kwh。
2、基于精确模型的热设计和结构优化。
3、效率较高的拓扑增强型控制算法。
小型化
1、体积仅为同类主流品牌1/6,占用较少空间。
2、适应不同的工况安装创新,挂壁式或机架式安装使用较少的原材料,保护环境。
智能化
补偿次数谐波可调感性,容性无功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系统生产,较出色质量保证减少系统单故障,较出色质量保证减少系统单故障点灵活并联,适应不同工况
有源滤波器和无源滤波器应用场合对比分析:1、有源滤波容量单套不**过100KVA,无源滤波则无此限制;2、有源滤波在提供滤波时,不能或很少提供无功功率补偿,因为要占容量;而无源滤波则同时提供无功功率补偿。3、有源滤波目前适用电网电压不**过450V,而低压无源滤波适用电网电压可达3000V。4、无源滤波由于其价格优势、且不受硬件限制,广泛用于电力、油田、钢铁、冶金、煤矿、石化、造船、汽车、电铁、新能源等行业;有源滤波器因无法解决的硬件问题,在大容量场合无法使用,适用于电信、等用电功率较小且谐波频率较高的单位,**无源滤波。
有源滤波器由于成本较高,多用于容量较小的需求,比如像医疗行业,精密仪器设备、实验室、通讯行业、商场、楼宇等行业;无源滤波器则多用于容量需求较大的行业。如钢厂、风电、电气化铁道及城市轨道交通行业、石化和天然气行业、钢铁与冶金行业、 矿山、造船业等各行业。
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