安科瑞 王晶淼 Acrel-wjm

一、空調(diào)場(chǎng)景中的電能質(zhì)量問題

在空調(diào)場(chǎng)景中，尤其是大型商用、工業(yè)用中央空調(diào)系統(tǒng)以及大量變頻空調(diào)集中使用的場(chǎng)合（如數(shù)據(jù)中心、醫(yī)院、工廠、大型商場(chǎng)），有源濾波器變得越來越重要，主要為了解決以下由空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行帶來的電能質(zhì)量問題：

1、諧波污染：

來源： 現(xiàn)代空調(diào)的核心部件是變頻器。變頻器通過整流（通常是二極管或IGBT整流橋）將交流電變?yōu)橹绷麟姡偻ㄟ^逆變將直流電變?yōu)轭l率可調(diào)的交流電驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)電機(jī)。這個(gè)整流過程（尤其是6脈沖整流）會(huì)產(chǎn)生大量的電流諧波，主要是5次、7次、11次、13次等奇次諧波。

危害：

增加線路損耗和發(fā)熱： 諧波電流在電纜、變壓器、開關(guān)等設(shè)備上產(chǎn)生額外的銅損和鐵損，導(dǎo)致設(shè)備過熱，降低效率，縮短壽命。

干擾敏感設(shè)備： 諧波會(huì)通過電網(wǎng)傳導(dǎo)，干擾同一電網(wǎng)上的其他設(shè)備（如IT設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備、控制系統(tǒng)）的正常運(yùn)行，導(dǎo)致誤動(dòng)作、數(shù)據(jù)丟失或設(shè)備損壞。

導(dǎo)致電壓畸變： 諧波電流流過系統(tǒng)阻抗（特別是變壓器阻抗）時(shí)，會(huì)引起電壓諧波畸變，影響所有連接設(shè)備的電壓質(zhì)量。

使保護(hù)裝置誤動(dòng)作： 過高的諧波可能導(dǎo)致斷路器、繼電器等保護(hù)裝置誤判而跳閘。

降低系統(tǒng)容量： 諧波電流占用電纜和變壓器的有效容量，相當(dāng)于降低了系統(tǒng)的帶載能力。

不符合電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)： 各國(guó)/地區(qū)都有電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（如IEEE 519, GB/T 14549等），限制用戶注入電網(wǎng)的諧波電流總量和電壓畸變率。超標(biāo)可能導(dǎo)致罰款或被要求整改。

2、低功率因數(shù)：

來源： 變頻器的整流環(huán)節(jié)（特別是二極管整流橋）在輕載或特定工作點(diǎn)時(shí)，會(huì)從電網(wǎng)吸收滯后的無功電流，導(dǎo)致系統(tǒng)的位移功率因數(shù)降低。雖然變頻器本身可能帶有直流母線電容進(jìn)行一定補(bǔ)償，但在很多工況下，尤其是非滿載運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)整體的功率因數(shù)仍可能不理想。

危害：

增加線路損耗： 無功電流加大了線路上的電流有效值，導(dǎo)致額外的線路損耗。

占用變壓器容量： 變壓器需要同時(shí)提供有功功率和無功功率，低功率因數(shù)意味著變壓器需要更大的容量來傳輸同樣的有功功率。

增加電費(fèi)支出： 許多地區(qū)的工業(yè)/商業(yè)電價(jià)結(jié)構(gòu)包含“功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)”。當(dāng)功率因數(shù)低于規(guī)定值（通常0.9或0.95）時(shí)，用戶需要額外繳納電費(fèi)；反之，高于規(guī)定值可能有獎(jiǎng)勵(lì)。低功率因數(shù)直接增加運(yùn)營(yíng)成本。

3、三相不平衡：

來源： 大型中央空調(diào)系統(tǒng)可能由多臺(tái)壓縮機(jī)、水泵、風(fēng)機(jī)組成，如果負(fù)載分配不均或單相負(fù)載較多，會(huì)導(dǎo)致三相電流不平衡。

危害：

增加中性線電流： 不平衡負(fù)載會(huì)導(dǎo)致較大的中性線電流（主要是3次諧波及其倍數(shù)），可能使中性線過熱甚至燒毀（尤其在舊式TN-S系統(tǒng)中）。

增加變壓器和線路損耗： 不平衡運(yùn)行會(huì)增加變壓器和線路的損耗。

影響設(shè)備性能： 可能導(dǎo)致三相電機(jī)發(fā)熱加劇、效率下降。

APF的作用： 有的有源濾波器除了濾除諧波、補(bǔ)償無功外，還能檢測(cè)三相不平衡電流，并主動(dòng)注入補(bǔ)償電流，使電網(wǎng)側(cè)的三相電流趨于平衡。

二、為什么需要“有源”濾波器？

相對(duì)于傳統(tǒng)的無源濾波器：

動(dòng)態(tài)響應(yīng)與適應(yīng)性： 有源濾波器基于電力電子技術(shù)（IGBT）和快速數(shù)字控制（DSP）。它能實(shí)時(shí)檢測(cè)電網(wǎng)中的諧波和無功電流分量，并瞬時(shí)生成與之大小相等、方向相反的補(bǔ)償電流注入電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確抵消。空調(diào)負(fù)載（尤其是變頻器）的諧波和無功分量是動(dòng)態(tài)變化的（隨壓縮機(jī)頻率、負(fù)載率變化），只有APF能跟蹤這種變化。

治理多種諧波： 無源濾波器通常只能針對(duì)特定的幾次諧波（如5次、7次）進(jìn)行濾波，設(shè)計(jì)不當(dāng)還可能引起諧振。APF可以同時(shí)濾除寬頻譜范圍內(nèi)的多種諧波（通常2~50次甚至更高）。

多功能集成： APF可以同時(shí)補(bǔ)償諧波、無功功率（提高功率因數(shù)）、以及三相不平衡，一機(jī)多用，節(jié)省空間和成本。

避免諧振風(fēng)險(xiǎn)： APF本身不會(huì)與電網(wǎng)阻抗發(fā)生諧振，而設(shè)計(jì)或應(yīng)用不當(dāng)?shù)臒o源濾波器則可能引發(fā)危險(xiǎn)的諧振，放大諧波。

靈活性： 安裝位置相對(duì)靈活（通常并聯(lián)在需要治理的負(fù)載母線側(cè)），容量配置也相對(duì)靈活。

三、ANAPF有源電力濾波器

產(chǎn)品特點(diǎn)：

(1)DSP+FPGA控制方式，響應(yīng)時(shí)間短，全數(shù)字控制算法，運(yùn)行穩(wěn)定；

(2)一機(jī)多能，既可補(bǔ)諧波，又可兼補(bǔ)無功，可對(duì)2～51次諧波進(jìn)行全補(bǔ)償或特定次諧波進(jìn)行補(bǔ)償；

(3)具有完善的橋臂過流保護(hù)、直流過壓保護(hù)、裝置過溫保護(hù)功能；

(4)模塊化設(shè)計(jì)，體積小，安裝便利，方便擴(kuò)容；

(5)采用7英寸大屏幕彩色觸摸屏以實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)置和控制，使用方便，易于操作和維護(hù)；

(6)輸出端加裝濾波裝置，降低高頻紋波對(duì)電力系統(tǒng)的影響；

(7)多機(jī)并聯(lián)，達(dá)到較高的電流輸出等級(jí)；

產(chǎn)品實(shí)物展示：

系統(tǒng)架構(gòu)：

審核編輯 黃宇