大容量混合型滤波装置在冶金行业的应用研究.pdfVIP

大容量混合型滤波装置在冶金行业的应用 。李向军 (西安赛博电气有限责任公司) 摘要本文主要针对目前谐波和无功问题相伴出现且严重危害系统正常运行的典型应 用，在大容量无功补偿和谐波治理的冶金行业，提出了采用有源电力滤波器和无源电力 滤波器并联补偿的方法，介绍了混合型滤波装置的工作原理和技术特点、现场工况、系 统仿真验证理论设计的正确性以及现场运行后的补偿效果。 关键词混合型滤波器装置有源电力滤波器冶金行业 1 引言 近年来，我国冶金行业大量使用变频器、直流传动、晶闸管整流等非线性负载，这导致系统的供电 质量严重下降，最为严重的是由这些设备所产生的各次谐波与供配电系统中的系统容抗和系统感抗在一 定的参数下产生串并联谐振，使得一些敏感设备误动作甚至烧坏的现象，严重影响了工厂的正常生产和 产品的质量。 一 2无功补偿与谐波抑制的方法 目前，无功补偿和谐波治理的方法有以下三种：无源电力滤波器方案、有源电力滤波器方案(静态 无功发生器)、混合型滤波方案三种方案。 2．1无源滤波方案(PF) 无源滤波器是传统的补偿无功和抑制谐波的主要手段。其工作原理由电容、电感和电阻等无源组件 构成的谐振电路，对某些谐波频率谐振形成低阻通路，使相应的谐波电流流入无源支路而避免流入电网 内。图1示出了7种无源电力滤波器的原理电路图。该滤波器的优点是结构简单、易于实现、便于维护、 成本低。缺点是单调谐滤波器的谐振频率会因电容、电感参数的偏差或变化而改变，电网频率会有一定 波动，这将导致滤波器失谐，电网阻抗变化对单调谐滤波器的滤波效果有较大影响，更为严重的是，电 网阻抗与滤波装置有发生并联谐振的可能。 C工 R Q li：；L cTR工。白IcHR。￡：l工cI Tl上T：工¨丁-ll上m }巷∞ (c) (d) (e) (0 国 图1无源电力滤波器的电路结构 Ca)电容器组；(b)单调谐滤波器；(c)双单调谐滤波器；(d)双单调谐带高通特性的滤波器 (e)二阶高通滤波器；(f)三阶高通滤波器；(g)C型阻尼滤波器 至鳗-第四届电能质量l国际)研讨会论文集 2．2有源电力滤波器(APF) 换器构成APF，并正式提出有源滤波的概念。有源电力滤波器根据接入系统方式可以分为并联有源滤波 器和串联有源滤波器。其基本结构是一个DC／AC逆变桥与，或一个谐波注入电路。 (1)并联有源电力滤波器。1986年，越【agi．H提出用并联有源电力滤波器消除谐波的方法，示意图 如图2。这种装置相当于一个谐波电流发生器，它跟踪负载电流中的谐波分量，产生与之相反的谐波电流， 从而抵消线路中的谐波电流。通过不同的控制作用，可以对谐波、无功、不平衡分量等进行补偿，因此功 能很多，联接也方便。 (2)串联有源电力滤波器。图3是单独使用串联有源电力滤波器的方案。串联有源电力滤波器在此 系统中相当于一个受控电压源，跟踪电源电压中的谐波分量，产生与之相反的谐波电压，使负载端交流 侧电压为正弦波。 图2并联型有源电力滤波器 图3串联型有源电力滤波器 单独使用有源电力滤波器有如下特点： (1)动态补偿，可对频率和大小都变化的谐波以及变化的无功进行补偿，对补偿对象的变化有极快 的响应。 (2)可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。 (3)补偿无功时不需贮能组件；补偿谐波时所需贮能组件容量也不大。 (4)即使补偿对象电流过大，有源电力滤波器也不会发生超载，并能正常发挥补偿作用。 (5)受电网阻抗的影响不大，不容易和电网阻抗发生谐振。 (6)能跟踪电网频率的变化，故补偿性能不受电网频率变化的影响。 (7)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集中补偿。 (8)具有