4、有源滤波装置
4.1 采用的标准规范
设备的制造、试验和验收除了满足本用户需求书的要求外，还应符合如下标准规范：《地铁设计规范》GB50157-2003
《城市轨道交通技术规范》GB50490-2009
《低压成套开关设备和控制设备》GB7251.1-2005
《低压开关设备和控制设备第1部分：总则》GB/T14048.1-2006
《低压系统内设备的绝缘配合第一部分：原理、要求和试验》GB/T16935.1-2008
《低压开关设备和控制设备第3部分：开关、隔离器、隔离开关以及熔断器组合电器》GB14048.3-2008
《半导体变流器基本要求的规定》GB/T3859.1-93
《半导体变流器》GB 17950-2000
《半导体变流器》IEC60146
《标称电压1kV及以下交流电力系统用非自愈式并联电容器第1部分：总则—性能、试验和定额—安全要求安装和运行导则》GB/T 17886.1-1999
《电力电容器低压功率因数补偿装置》GB/T 22582-2008
《供配电系统设计规范》GB50052-2009
《低压配电设计规范》GB50054-95
《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008
《低压用户电气装置规程》DGJ08-100-2003
《受谐波影响的工业交流电网、过滤器和并联电容器的应用》IEC 61642
《电磁兼容(EMC).第2部分：环境—第4分部分：工厂低频传导骚扰兼容水平》IEC 61000-2-4
《电磁兼容(EMC)—第4部分：试验和测量技术—第7分部分：供电系统及所连设备谐波和谐间波和测量和测量仪器导则》IEC 61000-4-7
《电能质量供电电压偏差》GB/T12325-2008
《电能质量电压波动和闪变》GB/T12326-2008
《电能质量公用电网谐波》GB/T14549-93
《电能质量三相电压不平衡》GB/T15543-2008
《电能质量电力系统频率偏差》GB/T15945-2008
《电磁兼容限值谐波电流发射限值(设备每相输入电流≤16A)》GB/17625.1-2003
《电磁兼容限值对每相额定电流≤16A且无条件接入的设备在公用低压供电系统中产生的电压变化、电压波动和闪烁的限制》GB17625.2-2007
《电磁兼容限值对额定电流大于16A的设备在低压供电系统中产生的电压波动和闪烁的限制》GB/Z 17625.3-2000
《电磁兼容限值对额定电流大于16A的设备在低压供电系统中产生的谐波电流的限制》GB/Z 17625.6-2003
《外壳防护等级（IP代码）》GB4208-2008
所采用的标准均应为合同执行时的最新有效版本。若投标人采用除上述之外的其它被承认的相关国内、国际标准，应明确提出并提供相应标准复印件，经招标人批准后方可采用。
4.2 主要技术参数
4.2.1 系统参数
0.4kV低压配电系统采用三相四线制，接地保护系统采用TN-S方式。
配电方式：TN-S母线（独立的N线和PE线）
系统母线电压：AC 0.4/0.23kV
系统额定电压：AC 0.38/0.22kV
额定频率：50Hz
0.4kV系统接地方式：中性点直接接地
4.2.2 设备技术参数
工作电压：AC380士15%；
工作频率：50HZ；
额定容量：见供货数量；
过载能力120%（10ms）；
有源滤波器适用于三相四线TN-S系统，在滤出相线谐波电流的同时滤出中性线内的谐波电流，中性线滤波能力3倍于相线电流。
开关频率：20kHz(平均)；
全响应时间：＜20ms；
功率损耗：满载时≤额定容量3%；
噪音：≤60dB；
滤波效果：在满负荷工作情况下，电压畸变率≤2%，电流畸变率≤3%；
滤波器应能方便地通过并联实现扩容；
MTBF(平均无故障时间)≥10万小时；
防护等级：IP21。
4.3 技术性能及要求
低压有源滤波装置为封闭式户内成套设备，其功能为用于动态抑制谐波，同时可进行无功补偿，它能对大小和频率都变化的谐波以及变化的无功进行补偿。为保证地铁供电系统安全有效的运行，要求低压有源滤波装置满足地铁环境条件、技术先进、生产工艺成熟可靠、结构紧凑、便于安装和维护。
本工程低压电力有源滤波装置采用并联型三相四线制有源滤波器。有源滤波器系统主要由以下几部分组成，包括主回路、指令电流运算电路、驱动电路、电流跟踪控制电路、电源系统等。
4.3.1 总体要求
1）采用的IGBT能自动根据电网运行方式的变化和负载的波动调整输出，以抵消电网中的谐波，IGBT要求具有国内地铁运营业绩的产品，品质及性能等同或优于类似英飞凌、semikon、dynex、日本三菱等品牌的产品。
2）有源滤波器应不受电网阻抗和系统阻抗变化的影响，不能发生谐振。
3）能滤除2～50次各次谐波，并可同时滤除不少于15种谐波，可根据需要设定需要滤波的谐波次段和滤除谐波的目标值。
4）内置无功补偿功能，该功能的投入使用应可进行设定。
5）可同时进行滤波和无功补偿。
6）滤波器在滤波的同时必须避免过补偿，即有源滤波器可以做到只滤波而不产生无功功率，完全避免过补偿，也可以通过设定目标功率因数，将滤波后剩余的能量用于无功补偿。
7）有源滤波器应具备完整的保护装置，包括过载、过电流、短路等。以及具备系统自诊断功能。
8）三相负荷电流不平衡时，有源滤波器可正常补偿并消除负荷不平衡现象，中性线滤
波能力应为相线的三倍。
9）具有缓启动控制回路，以避免启动瞬间过大的突入电流，并限制该电流在额定范围之间。
10）当系统负载的谐波量大于滤波器补偿能力时，滤波器仍应根据本体容量输出额定电流，继续有效滤波，不发生超载或导致设备损坏而退出运行。
12）应满足轨道交通供电系统实现电力监控功能的需要，具有远程通信接口用于接入监控系统。
13）有源滤波器应具有液晶显示器和操作键的人机界面，可进行参数设置、状态改变、信息查看等操作，并能显示运行状况、测量数据、故障报警等信息。
14）有源滤波器自生输出的高频纹波，通过内置的滤波回路，进行滤除，谐波电流输出<2%；
15）有源滤波器推荐采用自冷，并预留风扇散热的条件。如需要采用风扇散热，风扇需内置风机转速监测。当风机转速下降或故障时，自动切断输出及报警。有源滤波器自身还有温度监测和降容运行功能，当温度监测发现功率器件过热时，有源滤波器输出自动降容，若温度继续升高，则自动切断输出，同时报警。不接受采用水冷散热的方式。风扇MTBF 为：>35,000小时。
16）有源滤波装置测量用CT应设置在负载侧，精度不低于0.5级。
17）有源滤波装置宜具有投入前后谐波含量对比功能。
18）针对低压负荷，按照先滤波后补偿的原则，厂家应提供具体方案，供招标人确认。
4.3.2 主回路
主回路主要由断路器、PWM变流器、电解电容、滤波电容和电抗器、避雷器等组成。主回路PWM变流器采用三相全控桥电压型变流器，PWM变流器采用双重化配置，两组相同PWM变流器并列运行。
断路器采用与0.4kV低压开关柜内断路器同品牌、同系列产品，具体参数在设计联络时确定。
电容MTBF为：>100,000小时，要求具有国内地铁运营业绩的产品，品质及性能等同或优于类似BHC、EPCOS、日立等品牌的产品。
PWM变流器应具有过载、过压、过热、缺相、短路等保护功能，并能自动切除。
投标人应提供有源滤波器主要元器件技术性能指标或参数。
4.3.3 驱动电路
驱动电路由电源部分、驱动部分、保护部分组成。电源部分用来提供驱动模块正常工作时电源；驱动部分主要包括驱动模块；保护部分具有检测PWM变流器的电流和温度信号，通过无源接点或通信口输出。
4.3.4 有源滤波器的控制
有源滤波器的控制系统包括指令电流运算电路和电流跟踪控制电路。指令电流运算电路主要作用是对采样数据进行计算和分析，得出指令信号。
对有源滤波器进行控制管理，包括：对滤波参数进行编程、同时滤除多种谐波的选定、不同功能的优先次序设定、无功补偿的功率因数设定、相平衡、零无功功率滤波。
4.3.5 辅助电源
辅助电源主要功能是将输入的AC220V或DC110V电源转换为有源滤波器自身需要的控制电源。一般由进线变压器、交流滤波器、开关电源、电源板和防雷元件等组成。
4.3.6 继电保护配置及测量
进线采用断路器，且在主回路配置熔断器，实现装置内的过载、过电流、短路保护。
装置内具有过载、过压、过热、缺相、短路、控制电压欠压等保护功能及外部输出警报、跳闸端口。
装置内部应能实现IGBT自动限流功能，保证滤波器自动限制在100%额定容量输出，而不会发生滤波器过载运行。
过压保护：防止系统出现过电压，在系统发生过电压时闭锁有源滤波器输出，同时有相
应的告警。
温度保护：包括外壳温度过热保护功能和芯片温度过热保护功能；当内部温度超过预定值时，闭锁有源滤波器输出，并发出告警。
浪涌保护：柜内配有防浪涌元件，防止浪涌对滤波器造成的损坏，当防浪涌元件故障时，应提供报警信息。
具体的保护方式和内容在设计联络时确定。
可进行启动、终止和重启滤波器；测量、分析、记录各种参数；对滤波器进行设定；监测滤波器的负荷和故障记录；提供滤波器各种表示信息；具有故障记录功能。
4.3.7 柜内其它元器件
柜内绝缘导线应为低烟无卤阻燃型耐热铜质多股绞线，额定电压至少应同相应电路的额定绝缘电压相一致，导线截面选择由厂家负责，低压控制部分电缆一般配线应用1.5mm2 及以上（电流回路为 2.5mm2及以上），可动部分的过渡应柔软，并能承受住挠曲而不致疲劳损坏。
柜内母线和导线的颜色应符合相关标准规定（A黄、B绿、C红），柜内保护导体的颜色必须采用黄绿双色。当保护导体是绝缘的单芯导线时，也应采用这种颜色并且最好贯穿导线的全长。黄绿双色导线除作保护导体的识别颜色外不允许有任何其它用途。
指示灯、按钮、插接件、走线槽等均应符合国家或行业的有关标准。
引进引出装置内外的导线必须经过端子排。接线端子应适合连接硬、软铜导线，并保证维持适合于电器元件和电路的额定电流、短路电流强度所需要的接触压力。端子上的回路名称及编号应清晰可见不易磨损。
二次回路导线应有足够的截面，以保证测量的准确度。
4.3.8 监控要求
（1）有源滤波器的控制器采用国际标准的通信协议，推荐采用Modbus，具有标准的通信接口，有源滤波柜监控信息接入安装于0.4kV开关柜的通信接口装置，与0.4kV开关柜测控装置一起组网接入变电所综合自动化系统，以满足变电所综合自动化系统的组网需求，具
体形式在设计联络时确定。
有源滤波装置具有以下遥控、遥信、遥测功能（包括但不限于）：
?遥控：启动、停止
?遥信：上电、运行、停止、故障
?遥测：已消耗滤波能力（百分比）、线路电流基波与各次谐波含量、电流畸变、频率等
具体的遥控、遥信、遥测信息在设计联络时确定。
（2）有源滤波装置具有液晶显示器和操作键的人机界面，液晶显示及操作界面应置于装置表面，方便进行参数设置，状态改变、信息查看等操作，并能显示运行状况、测量数据、故障报警灯信息。
监测参数包括但不限于以下内容：
?补偿电流与额定电流的百分比；
?线路电流基波与各次谐波含量柱形图；
?电流畸变、频率、功率因数等；
?液晶显示：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、已设置的参数、装置/电网故障事件查询等信息；
?负载电流与滤波后电流有效值对比及节能量估算；
控制参数设置内容如下：
?工作模式的选择：无功补偿、谐波滤波、三相不平衡补偿及其结合；
?分时段的功率因数目标值、滤波次数及其目标值的设定；
?装置权限管理、装置投切控制。
具体内容在设计联络中确定。
4.4 结构要求
4.4.1 有源滤波器结构基本要求
推荐采用一面柜。有源滤波器的柜体、柜内母排及连接件由0.4kV开关柜厂家提供。
4.4.2 外接导线端子
根据电缆截面大小配置接线端子。
接线用的有效空间允许连接规定材料的外接导线和线芯分开的多芯电缆，导线不应承受影响其寿命的应力。
电缆入口处装有电缆套，在电缆正确安装好后，能够达到所规定的防护等级。
端子排分为试验端子、可连端子、终端端子、一般端子等，端子排导电部分为铜质。端子的选用根据回路载流量和所接电缆截面确定，盘内考虑预留总数量20％的端子及安装位置，每个端子排应设有方便拆装的独立端子号。端子排采用抗震动、免维护的阻燃端子，外壳材料的阻燃等级为V0级，采用弹簧夹持或螺钉式连接，具有中央和侧面的明显标识；端子排采取防锈蚀处理，但不影响其导电性能，具有较强的过流能力，端子排采用品质及性能等同或优于类似菲尼克斯、万可、魏德米勒等品牌的产品。
4.4.3 保护性接地
柜内设有独立的PE接地系统，并且贯穿整个装置，PE线的材料采用铜排，能与低压开关柜柜体、接地保护导体通过螺钉可靠连接，其电阻值应不大于0.01欧。
柜体底板、框架、金属外壳及可打开的门体等外露导体部件通过金属螺钉和金属铰链等直接的相互有效连接，或通过由保护导体完成的相互有效连接以确保保护电路的连续性。
保护导体能承受装置的运输、安装时所受的机械应力和在单相接地短路事故中所产生的机械应力和热应力，其保护电路的连续性不被破坏。
保护接地端子设置在容易接近之处，当罩壳或任何其它可拆卸的部件移去时，其位置能保证电器外壳与接地极或保护导体之间的连接。
保护接地端子的标志能清楚而永久性地识别。
4.4.4 母线、导线和布线
主电路母线和导线的允许载流量应不小于可能通过该电路最大工作电流的1.5倍。
母线连接应紧固、接触良好、配置整齐美观，母线之间或母线与电器元件端子连接处应采取防电化腐蚀的措施，并保证载流件之间的连接有足够的持久压力，但不得使母线受力而永久变形。
导线应为低烟无卤阻燃型电缆。
母线和导线的颜色应符合相关标准的规定。母线相序的排列应符合下表的规定(正面观察)。
母线的材料、连线和布置方式以及绝缘支持件应满足装置的预期额定短路耐受电流的要求。
辅助电路绝缘导线的截面应根据要承载的额定工作电流来选择，并满足相关国家规范。
辅助电路的布线应整齐美观，不应贴近具有不同电位的裸露带电部件或有尖角的边缘敷设。导线不应自由晃动，应采用适当的支撑或装人行线槽内。
连至移动部件(例如门)上的电器元件的导线应采用多股铜芯绝缘导线。设计时应考虑到当该部件移动时不使连接导线承受过大的张力和产生机械损伤。
接线应在固定端子上进行，导线中间不允许有接线点，所有接线点应牢固、接触良好、并有足够的持久压力。
一个接线端子一般只能连接一根导线，必要时允许连接二根导线，当需要连接二根以上导线时，应采取适当措施，以保证导线的可靠连接。
连接到发热电器元件上的绝缘导线应考虑到发热元件对导线绝缘层的影响，应采取适当措施。
辅助电路绝缘导线的端部，应有与图样要求一致的连接标记，标记应清晰耐久。
绝缘导线的额定电压，不得低于相应电路的额定工作电压。
4.5 可靠性、可维护性、可扩展性
4.5.1 可靠性
设备在设计时必须采用高可靠性措施。这些措施应通过利用如下的技术以降低系统故障概率和有关影响正常运行的随机性：
（1）冗余措施
（2）使用已证明具有高可靠性的元件
（3）对系统安全，所选的不论是硬件还是软件的冗余方式，均要求任何一个导致非安全条件的故障或故障组合，其表现出的发生概率应小于10-11/工作小时。
（4）检测校验过程要有足够的频度，使类似或等同故障在二次检测之间不会发生。
（5）平均无故障时间(MTBF)
投标人应在投标文件中对每一独立的子系统和整个系统提供MTBF值和可用性数值。
全线系统可用性，应在工程的144小时、试运行、保证期内测试。
（6）电磁辐射及兼容
对于电子设备应考虑防电磁干扰措施。任何子系统的运行都不应受其它子系统产生之电磁辐射的影响，或根据经验所知的城市电磁环境及地铁环境的影响。并应采取措施，解决电磁干扰/兼容的问题以及允许辐射电平和对电磁辐射灵敏性的问题。投标人投标时应提供EMC兼容计划及其通过的电磁兼容型式试验报告。
（7）虫害
所提供设备，应采用适当的措施以预防虫害。
4.5.2 可维护性
设备应设计成只需最少的调整和预防性维护，以及运行维护。产品设计应包括故障隔离及诊断措施，以减少设备修复时间、维护材料和人工成本。
应通过制定合理的维修/更换策略、在线维修措施及维修支持设备的最佳运用来减少停机时间。
电子设备应维修到板级。
4.5.3 可扩展性
设备应尽量采用模块化设计的原则，在产品设计时应留有扩展能力，以适应远期扩展。因此，投标人应在产品设计中作相应考虑，以满足有关设备在扩展时的要求。
滤波器是一种只传输指定频段信号，抑制其它频段信号的电路。 滤波器分为无源滤波器与有源滤波器两种： ①无源滤波器: 由电感L、电容C及电阻R等无源元件组成 ②有源滤波器: 一般由集成运放与RC网络构成，它具有体积小、性能稳定等优点，同时，由于集成运放的增益和输入阻抗都很高，输出阻抗很低，故有源滤波器还兼有放大与缓冲作用。 利用有源滤波器可以突出有用频率的信号，衰减无用频率的信号，抑制干扰和噪声，以达到提高信噪比或选频的目的，因而有源滤波器被广泛应用于通信、测量及控制技术中的小信号处理。 从功能来上有源滤波器分为： 低通滤波器（LPF）、高通滤波器（HPF）、 带通滤波器（BPF）、带阻滤波器（BEF）、 全通滤波器（APF）。 其中前四种滤波器间互有联系，LPF与HPF间互为对偶关系。当LPF的通带截止频率高于HPF的通带截止频率时，将LPF与HPF相串联，就构成了BPF，而LPF与HPF并联，就构成BEF。在实用电子电路中，还可能同时采用几种不同型式的滤波电路。滤波电路的主要性能指标有通带电压放大倍数AVP、通带截止频率fP及阻尼系数Q等。 带通滤波器（BPF） （a）电路图(b)幅频特性 图1 压控电压源二阶带通滤波器 工作原理：这种滤波器的作用是只允许在某一个通频带范围内的信号通过，而比通频带下限频率低和比上限频率高的信号均加以衰减或抑制。典型的带通滤波器可以从二阶低通滤波器中将其中一级改成高通而成。如图1（a）所示。 电路性能参数 通带增益 中心频率 通带宽度 选择性 此电路的优点是改变Rf和R4的比例就可改变频宽而不影响中心频率。 例．要求设计一个有源二阶带通滤波器，指标要求为： 通带中心频率 通带中心频率处的电压放大倍数： 带宽： 设计步骤： 1）选用图2电路。 2）该电路的传输函数： 品质因数： 通带的中心角频率： 通带中心角频率处的电压放大倍数： 取，则：
工学院毕业设计（论文） 题目：电力有源滤波器的设计 专业：电气工程及其自动化 班级：电气082 姓名：邓大伟 学号： 1609080203 指导教师：国海 日期： 2011年12月22日
目录 摘要： (1) 1 绪论 (2) 1.1概述 (2) 1.2抑制谐波的方法 (2) 1.3本文研究的内容 (3) 2 APF的工作原理和结构 (4) 2.1APF的基本原理和种类 (4) 2.2APF的谐波检测方法 (5) 2.3APF的补偿电流控制方法 (6) 3 有源电力滤波器谐波检测及控制策略 (8) 3.1瞬时无功功率理论简介及其应用 (8) 3.2SVPWM调制策略 (10) 4 控制系统的总体设计方案 (14) 4.1系统初始化程序的设计 (14) 4.2中断子程序设计 (14) 4.3I P-I Q法补偿谐波和无功电流的原理框图 (15) 5 电力有源滤波器的仿真实现 (17) 5.1源电力滤波器仿真模型的建立 (17) 5.2结果仿真 (21) 总结与展望 (25) 致谢 (26) 参考文献 (27) ABSTRACT: (28)
电力有源滤波器的设计 摘要：随着电力电子装置日益广泛的应用，电力电子装置自身所具有的非线性导致了电网中含有大量谐波，这些谐波给电力系统带来了严重的污染，严重危害了用电设备和通信系统的稳定运行。虽然传统的无源电力滤波器具有结构简单、成本低、技术成熟、运行费用低等优点，但同时也有一些缺点，例如只能抑制固定的几次谐波，并对某次谐波在一定条件下会与电网阻抗产生谐振反而而使谐波放大。 目前，谐波抑制的一个重要趋势是采用有源电力滤波器，有源电力滤波器也是一种电力电子装置，且相关技术的研究也日渐成为研究的热点。本文阐述了几种常见APF的拓扑结构及各自的优缺点，详细分析了基于瞬时无功功率理论的谐波检测方法，比例控制和前馈控制两种电流环控制策略以及SPWM和SVPWM两种调制策略。介绍了电力有源滤波器的基本原理和结构，并设计了并联型有源电力滤波器的控制系统，实验结果表明,其谐波抑制和无功补偿可以达到良好的效果,在技术上是可行的。 关键词：电力有源滤波器;谐波检测 ;APF
有源带通滤波器设计报告 学生姓名崔新科 同组者王霞吴红娟 指导老师王全州
摘要 该设计利用模拟电路的相关知识，设定上线和下限频率，采用开环增益80dB 以上的集成运算放大器，设计符合要求的带通滤波器。再利用Multisim 仿真出滤波电路的波形和测量幅频特性。通过仿真和成品调试表明设计的有源滤波器可以基本达到所要求的指标。其主要设计内容： 1．确定有源滤波器的上、下限频率； 2．设计符合条件的有源带通滤波器；- 3．测量设计的有源滤波器的幅频特性； 4．制作与调试； 5. 总结遇到的问题和解决的方法。 关键词：四阶电路有源带通滤波器极点频率 The use of analog circuit design knowledge, on-line and set the lower limit frequency, the use of open-loop gain of 80dB or more integrated operational amplifier designed to meet the requirements of the bandpass filter. Re-use Multisim circuit simulation waveform and filter out the measurement of amplitude-frequency characteristics. Finished debugging the simulation and design of active filters that can basically meet the required targets. The main design elements: 1. Determine the active filter, the lower limit frequency; 2. Designed to meet the requirements of the active band-pass filter; - 3. Designed to measure the amplitude-frequency characteristics of active filters; 4. Production and commissioning; 5 summarizes the problems and solutions. Keywords: fourth-order active band-pass filter circuit pole frequency
1 引言 近年来，公用电网受到谐波电流和谐波电压的严重污染，而电力电子装置是其主要的谐波污染源。随着电力电子装置的日益广泛应用，电网中的谐波污染也日益严重，谐波污染影响到供电质量和用户使用的安全性，因此电网谐波污染的治理越来越受到关注。 滤波器在本质上是一种频率选择电路，通常用幅频响应和相位响应来表征一个滤波电路的特性。理想滤波电路在通带内应具有零衰减的幅频响应和线性的相位响应，而在阻带内应具有无限大的幅度衰减。按照通带和阻带的相互位置不同，滤波器可分为低通、高通、带通、带阻、全通5类。有源滤波器采用有源器件需要使用电源，加上功耗较大且集成运放的带宽有限，因此目前有源滤波电路的工作频率难以做得很高，一般不能用于高频场合。但总的来讲有源滤波器在低频(低于1MHz)场合中使用有较无源滤波器更优的性能，因而目前在音频处理、工业测控等领域广泛应用。有源电力滤波器是一种用于动态抑制谐波、补偿无功功率的新型电力电子装置，能对大小和频率都变化的谐波及无功功率进行补偿。和传统的无源滤波器相比，有以下几点突出的优点： (1)对各次谐波和分数谐波均能有效地抑制，且可提高功率因数； (2)系统阻抗和频率发生波动时，不会影响补偿效果。并能对频率和幅值都变化的谐波进行跟踪补偿，且补偿特性不受电网阻抗的影响； (3)不会产生谐振现象，且能抑制由于外电路的谐振产生的谐波电流的变化； (4)用一台装置就可以实现对各次谐波和基波无功功率的补偿； (5)不存在过载问题，即当系统中谐波较大时，装置仍可运行，无需断开。 由以上可看出，它克服了传统的无源滤波器的缺点，具有良好的调节性能，因而有很大的发展前途。
4、有源滤波装置 4.1 采用的标准规范 设备的制造、试验和验收除了满足本用户需求书的要求外，还应符合如下标准规范： 《地铁设计规范》GB50157-2003 《城市轨道交通技术规范》GB50490-2009 《低压成套开关设备和控制设备》GB7251.1-2005 《低压开关设备和控制设备第1部分：总则》GB/T14048.1-2006 《低压系统内设备的绝缘配合第一部分：原理、要求和试验》GB/T16935.1-2008 《低压开关设备和控制设备第3部分：开关、隔离器、隔离开关以及熔断器组合电器》GB14048.3-2008 《半导体变流器基本要求的规定》GB/T3859.1-93 《半导体变流器》 GB 17950-2000 《半导体变流器》 IEC60146 《标称电压1kV及以下交流电力系统用非自愈式并联电容器第1部分：总则—性能、试验和定额—安全要求安装和运行导则》GB/T 17886.1-1999 《电力电容器低压功率因数补偿装置》GB/T 22582-2008 《供配电系统设计规范》GB50052-2009 《低压配电设计规范》GB50054-95 《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008
《低压用户电气装置规程》DGJ08-100-2003 《受谐波影响的工业交流电网、过滤器和并联电容器的应用》IEC 61642 《电磁兼容(EMC).第2部分：环境—第4分部分：工厂低频传导骚扰兼容水平》IEC 61000-2-4 《电磁兼容(EMC)—第4部分：试验和测量技术—第7分部分：供电系统及所连设备谐波和谐间波和测量和测量仪器导则》IEC 61000-4-7 《电能质量供电电压偏差》GB/T12325-2008 《电能质量电压波动和闪变》GB/T12326-2008 《电能质量公用电网谐波》GB/T14549-93 《电能质量三相电压不平衡》GB/T15543-2008 《电能质量电力系统频率偏差》GB/T15945-2008 《电磁兼容限值谐波电流发射限值(设备每相输入电流≤16A)》GB/17625.1-2003 《电磁兼容限值对每相额定电流≤16A且无条件接入的设备在公用低压供电系统中产生的电压变化、电压波动和闪烁的限制》GB17625.2-2007 《电磁兼容限值对额定电流大于16A的设备在低压供电系统中产生的电压波动和闪烁的限制》GB/Z 17625.3-2000 《电磁兼容限值对额定电流大于16A的设备在低压供电系统中产生的谐波电流的限制》GB/Z 17625.6-2003 《外壳防护等级（IP代码）》GB4208-2008 所采用的标准均应为合同执行时的最新有效版本。若投标人采用除上述之外的其它被承认的相关国内、国际标准，应明确提出并提供相应标准复印件，经招标人批准后方可采用。
实验19RC 有源滤波器 一、实验目的 1.深刻理解RC 有源滤波器的工作原理。 2.掌握有源滤波器的测量和调试技术。 二、实验原理 滤波器是一种能使有用频率的信号通过而同时能对无用频率的信号进行抑制或衰减的电子装置。在工程上，滤波器常被用在信号的处理、数据的传送和干扰的抑制等方面。滤波器按照组成的元件，可分为有源滤波器和无源滤波器两大类。凡是只由电阻、电容、电感等无源元件组成的滤波器称为无源滤波器。凡是由放大器等有源元件和无源元件组成的滤波器称为有源滤波器。由运算放大器和电阻、电容（不含电感）组成的滤波器称为RC 有源滤波器。本实验只研究RC 无源滤波器和RC 有源滤波器的特性以及它们之间的关系。 RC 有源滤波器按照它所实现的传递函数的次数分，可分为一阶、二阶和高阶RC 有源滤波器。从电路结构上看，一阶RC 有源滤波器含有一个电阻和一个电容。二阶RC 有源滤波器含有二个电阻和二个电容。一般的高阶RC 有源滤波器可以由一阶和二阶的滤波器通过级联来实现。所以本实验只研究一阶和二阶滤波器。重点研究二阶RC 有源滤波器。 滤波器按照所允许通过的信号的频率范围可分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器等。其中，低通滤波器只允许低于某一频率的信号通过，而不允许高于该频率的信号通过。高通滤波器只允许高于某一频率的信号通过而不允许低于该频率的信号通过。带通滤波器只允许某一频率范围内的信号通过而不允许该频率范围以外的信号通过。带阻滤波器不允许（阻止）某一频率范围（频带）内的信号通过而只允许该频率范围以外的信号通过。本实验重点研究RC 有源低通滤波器和带通滤波器。 1．一阶低通滤波器 图1.19.1（a ）中虚线框内的电路是一个RC 组成的一阶低通滤波器。 它的传递函数为 其中，ω0=1/ＲＣ。 为了提高增益并提高带负载能力，可以将上述滤波电路接到由运算放大器组成的放大电路中， 图1.19.1一阶RC 低通滤波器及其幅频特性 （1.19.1）
无源滤波器：这种电路主要有无源元件R、L和C组成。 有源滤波器：集成运放和R、C组成，具有不用电感、体积小、重量轻等优点。集成运放的开环电压增益和输入阻抗均很高，输出电阻小，构成有源滤波电路后还具有一定的电压放大和缓冲作用。但集成运放带宽有限，所以目前的有源滤波电路的工作频率难以做得很高。 无源滤波装置 该装置由电容器、电抗器，有时还包括电阻器等无源元件组成，以对某次谐波或其以上次谐波形成低阻抗通路，以达到抑制高次谐波的作用；由于SVC的调节范围要由感性区扩大到容性区，所以滤波器与动态控制的电抗器一起并联，这样既满足无功补偿、改善功率因数，又能消除高次谐波的影响。 国际上广泛使用的滤波器种类有：各阶次单调谐滤波器、双调谐滤波器、二阶宽颇带与三阶宽频带高通滤波器等。 1)单调谐滤波器：一阶单调谐滤波器的优点是滤波效果好，结构简单；缺点是电能损耗比较大，但随着品质因数的提高而减少，同时又随谐波次数的减少而增加，而电炉正好是低次谐波，主要是2～7次，因此，基波损耗较大。二阶单调谐滤波器当品质因数在50以下时，基波损耗可减少20～50％，属节能型，滤波效果等效。三阶单调谐滤波器是损耗最小的滤波器，但组成复杂些，投资也高些，用于电弧炉系统中，2次滤波器选用三阶滤波器为好，其它次选用二阶单调谐滤波器。 2)高通(宽频带)滤波器，一般用于某次及以上次的谐波抑制。当在电弧炉等非线性负荷系统中采用时，对5次以上起滤波作用时，通过参数调整，可形成该滤波器回路对5次及以上次谐波的低阻抗通路。 有源滤波器 虽然无源滤波器具有投资少、效率高、结构简单及维护方便等优点，在现阶段广泛用于配电网中，但由于滤波器特性受系统参数影响大，只能消除特定的几次谐波，而对某些次谐波会产生放大作用，甚至谐振现象等因素，随着电力电子技术的发展，人们将滤波研究方向逐步转向有源滤波器(Active PowerFliter，缩写为APF)。 APF即利用可控的功率半导体器件向电网注入与谐波源电流幅值相等、相位相反的电流，使电源的总谐波电流为零，达到实时补偿谐波电流的目的。它与无源滤波器相比，有以下特点： a．不仅能补偿各次谐波，还可抑制闪变，补偿无功，有一机多能的特点，在性价比上较为合理； b．滤波特性不受系统阻抗等的影响，可消除与系统阻抗发生谐振的危险；c．具有自适应功能，可自动跟踪补偿变化着的谐波，即具有高度可控性和快速响应性等特点
低压有源滤波装置技术要求 1.概述 1.1 设备名称：低压有源滤波装置 1.2 数量： 1.3 使用地点：变电所； 1.4 说明：低压有源滤波装置设备需由有源滤波专业厂家成套提供，并满足项目 技术要求和规范，低压有源滤波装置厂家必须拥有良好的相关行业设备运行业绩。 该设备用于滤除系统谐波电流。 1.5 使用环境（本套设备安装于户内）： 海拔：≤1000米 最高环境温度： +50℃ 最低环境温度： -30℃ 工作电压： 380V 额定频率： 50HZ 2.功能及技术要求 2.1采用标准 GB/T14048.1-2000 《低压开关设备和控制设备总则》 GB7251-97 《低压成套开关设备和控制设备》 GB/T16935.1-1997 《低压系统内设备的绝缘配合第一部分：原理、要求和试验》GB14048.3-93 《低压开关设备和控制设备低压开关、隔离器、隔离开关及熔 断器组合电器》 GB/T3859.1-93 《半导体变流器基本要求的规定》
GB3983.1-89 《低电压并联电容器》 JB7113-1993 《低电压并联电容器装置》 GB50052-95 《供配电系统设计规范》 GB50054-95 《低压配电设计规范》 JGJ/T16-92 《民用建筑电气设计规范》 DGJ08-100-2003 《低压用户电气装置规程》 IEC 61642 《受谐波影响的工业交流电网、过滤器和并联电容器的应用》IEC 61000-2-4 《电磁兼容(EMC).第2部分：环境—第4分部分：工厂低频传导 骚扰兼容水平》 IEC 61000-4-7 《电磁兼容(EMC)—第4部分：试验和测量技术—第7分部分：供 电系统及所连设备谐波和谐间波和测量和测量仪器导则》 GB/T12325-2003 《电能质量供电电压允许偏差》 GB 12326-2000 《电能质量电压波动和闪变》 GB/T 14549-93 《电能质量公用电网谐波》 GB/T 15543-1995 《电能质量三相电压允许不平衡度》 GB/T 15945-1995 《电能质量电力系统频率允许偏差》 2.2 技术性能及要求 2.2.1低压有源滤波装置为封闭式户内成套设备，其功能为用于系统谐波滤除。 能对大小和频率都变化的谐波加以滤除，保证系统内的谐波含量满足国标要求。 *2.2.2低压有源滤波装置实现快速谐波滤除，改善电能质量，提高电气设备的 利用效率。 *2.2.3低压有源滤波装置需经过国家权威机构检测，并在国内具有广泛的应用 业绩（提供三年内的相关行业业绩证明），必须提供型式试验报告、泰尔认证报 告、国家3C认证证书、自主知识产权证书。 *2.2.4低压有源滤波装置选用IN-POWER,ALPES,KBR品牌中同一品牌产品。 2.2.5低压有源滤波装置技术规格要求： 1)能够根据负荷谐波电流的大小及的实际运行水平自动调整，动态治理谐波电流， 改善电能质量；有源滤波器应以瞬时无功功率理论为基础进行有源滤波器的谐波 和无功电流实时监测，有源滤波器需要有检测报告认定的滤波效率在95%以上。
课程设计(论文)说明书 题目：有源低通滤波器 院（系）：信息与通信学院 专业：通信工程 学生姓名： 学号： 指导教师： 职称： 2010年 12 月 19 日
摘要 低通滤波器是一个通过低频信号而衰减或抑制高频信号的部件。理想滤波器电路的频响在通带内应具有一定幅值和线性相移，而在阻带内其幅值应为零。有源滤波器是指由放大电路及RC网络构成的滤波器电路，它实际上是一种具有特定频率响应的放大器。滤波器的阶数越高，幅频特性衰减的速率越快，但RC网络节数越多，元件参数计算越繁琐，电路的调试越困难。根据指标，本次设计选用二阶有源低通滤波器。 关键词：低通滤波器；集成运放UA741；RC网络 Abstract Low-pass filter is a component which can only pass the low frequency signal and attenuation or inhibit the high frequency signal . Ideal frequency response of the filter circuit in the pass band should have a certain amplitude and linear phase shift, and amplitude of the resistance band to be zero. Active filter is composed of the RC network and the amplifier, it actually has a specific frequency response of the amplifier. Higher the order of the filter, the rate of amplitude-frequency characteristic decay faster, but more the number of RC network section, the more complicated calculation of device parameters, circuit debugging more difficult. According to indicators ，second-order active low-pass filter is used in this design . Key words：Low-pass filter；Integrated operational amplifier UA741；RC network,
什么是有源滤波装置 基本概念 顾名思义有源滤波装置需要提供电源，其应用可克服LC滤波器等传统的谐波抑制和无功补偿方法的缺点（传统的只能固定补偿），实现了动态跟踪补偿，而且可以既补谐波又补无功；三相电路瞬时无功功率理论是APF发展的主要基础理论；APF有并联型和串联型两种，前者用的多；并联有源滤波装置主要是治理电流谐波，串联有源滤波装置主要是治理电压谐波等引起的问题。有源滤波装置同有源滤波装置比较，治理效果好，主要可以同时滤除多次及高次谐波，不会引起谐振。 基本原理： 有源滤波装置，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。它由指令电流运算电路和补偿电流发生电路两个主要部分组成。指令电流运算电路实时监视线路中的电流，并将模拟电流信号转换为数字信号，送入高速数字信号处理器（DSP）对信号进行处理，将谐波与基波分离，并以脉宽调制（PWM）信号形式向补偿电流发生电路送出驱动脉冲，驱动IGBT或IPM功率模块，生成与电网谐波电流幅值相等、极性相反的补偿电流注入电网，对谐波电流进行补偿或抵消，主动消除电力谐波。 技术优势绿色化 效率达97.2%，比效率为95%的有源滤波器年节约电能约6, 500kwh 效率更高的拓扑增强型控制算法 基于精确模型的热设计和结构优化 小型化 体积仅为同类主流品牌1/6,占用更少空间， 活适应不同的工况安装创新，壁挂式或机架式安装使用更少的原材料,保护环境 智能化 补偿指定次数谐波可调感性、容性无功补偿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流水线生产，更出色质量保证减少系统单故障点灵活并联，适应不同工况 功能特性 同时滤除2~50次谐波，或选择2~50次内任意次数谐波进行补偿响应时间小于300μs 采用3DSP+CPLD全数字控制方式和国际知名品牌高速IGBT，闭环控制，精 确滤除谐波 应用四相线技术，消除中性线电流 自动消除谐振，不受电网阻抗和系统阻抗变化影响具有补偿谐波；同时补偿谐波和无功；同时补偿谐波，无功和负载三相电流不平衡三种工作模式
二阶有源滤波器设计 一．滤波器类型 按照在附近的频率特性，可将滤波器分为以下三种： 1.巴特沃兹响应 优点：巴特沃兹滤波器提供了最大的通带幅度响应平坦度，具有良好的综合性能，其脉冲响应优于切比雪夫，衰减速度优于贝塞尔。 缺点：阶跃响应存在一定的过冲和振荡。 2.切比雪夫响应 优点：与巴特沃兹相比，切比雪夫滤波器具有更良好的通带外衰减。 缺点：通带内纹波令人不满，阶跃响应的振铃较严重。 3.贝塞尔响应 优点：贝塞尔滤波器具有最优的阶跃响应——非常小的过冲及振铃。 缺点：与巴特沃兹相比，贝塞尔滤波器的通带外衰减较为缓慢。 （注意： 巴特沃兹及贝塞尔响应的3dB衰减位于截止频率处。 而切比雪夫响应的截止频率定义为响应下降至低于纹波带的频点频率。 对于偶数阶滤波器而言，所有纹波均高于0dB的直流响应，因此截止频点位于0dB衰减处；而对于奇数阶滤波器而言，所有纹波均低于 0dB的直流响应，因此截止频点定义为低于纹波带最大衰减点。）
二．最常用的有源极点对电路拓扑 1.MFB拓扑 也称为无限增益拓扑或Rauch拓扑； 适用于高Q值高增益电路； 其对元件值的改变敏感度较低。 2.Sallen-Key拓扑 下列情况时，使用效果更佳： 对增益精度要求较高； 采用了单位增益滤波器； 极点对Q值较低（如：Q<3）； （特例：某些高Q值高频率滤波器若采用MFB拓扑，则C1值须很小以得到合适的电阻值。而由于寄生电容干扰使得低容值将导致极大干 扰）。 （注意： MFB拓扑不能用于电流反馈型运放，而S-K拓扑电压、电流反馈型运放均可； 差分放大器只能采用MFB拓扑； S-K拓扑的运放输出阻抗随频率增加而增加，故通带外衰减能力受限，而MFB拓扑则无此问题。）
有源电力滤波技术的现状分析及其改进方法 摘要：随着非线性负荷广泛使用，电能质量在不断下降。而有源电力滤波技术是解决该问题的有效手段。本文首先介绍有源电力滤波器（APF：Active power filter）的组成和分类，然后论述有源电力滤波器的两个关键性技术，最后对它的发展前景进行分析。 关键词：有源滤波技术、电流谐波、电流控制方法 正文：随着电力电子技术不断发展，电网中增加了大量的非线性负载，特别是大容量变流设备的使用，导致大量谐波注入电网，使得电网电压和电流波形发生畸变，电能质量日益下降，电网谐波已成为电网一大公害。 随着电力电子技术及控制技术的不断发展，大功率可关断器件（GTR、GTO、IGBT等）不断使用，以及对非正弦情况下无功功率理论研究深入，使得APF开始在民用设备上使用，且单机装置的容量逐步提高，其应用领域从补偿用户自身的谐波向改善整个电力系统供电质量的方向发展。 APF的组成及分类 １．组成 最基本的并联型APF系统主要由两大部分组成——指令电流检测电路与补偿电流发生电路（由电流跟踪控制电路、驱动电路和主电路三部分构成）。 ２．分类 从不同角度出发，APF具有不同的分类标准。 根据应用场合不同，APF可以分为有源直流滤波器和有源交流滤波器两大类。前 者主要用来消除高压直流系统中换流器直流侧的电流、电压谐波；后者则应用于交流电力系统。 ２）根据逆变器直流侧储能元件不同，ＡＰＦ又分为电流型和电压型。电压型ＡＰＦ效率高，投资少，可任意并联扩容，易于单机小型化，经济性优，适用于电网谐波补偿，因此目前实用装置九成以上是电压型。 ３）根据ＡＰＦ与电网连接方式不同，ＡＰＦ可以分为并联型、串联型、混合型和串－并联型。目前并联ＡＰＦ在技术上已经成熟，它是当前应用最广泛的ＡＰＦ拓扑结构。串联型ＡＰＦ与并联型ＡＰＦ相比前者损耗大，且各种保护电路也复杂。因此，很少研究单独使用的串联型ＡＰＦ，而大多数将它作为混合型ＡＰＦ的一部分予以研究。 而串－并联型ＡＰＦ组合了串联ＡＰＦ和并联ＡＰＦ的优点，能解决电气发生的大多电能质量问题，所以又称之为万能ＡＰＦ或统一电能质量调节器（ＵＰＱＣ）。但是该类ＡＰＦ尚处在试验阶段，主要问题是控制复杂，造价高。 APF的关键技术 指令电流的检测方法和补偿电流的产生是有APF的两个关键技术。 １．检测方法 1）瞬时空间矢量法 它是目前ＡＰＦ中应用最广的一种指令电流检测方法。该理论现已包括ｐ—ｑ法，ｉｐ—ｉｑ法以及ｄ—ｐ法等。其中ｐ—ｑ法最早应用，仅适用于对称且无畸变的电网；而ｉｐ—ｉｑ法既对电网电压畸变有效，同时适用不对称三相电网；基于同步旋转变换的ｄ—ｐ法不仅简化了对称无畸变下的指令电流运算，而且也适用于不对称、有畸变的电网。 2）自适应检测法 该方法从负载电流中消去基波有功分量，从而得到所需补偿的电流值。该方法的优点是对电网电压畸变、频移及电网参数变化有较好的自适应调节能力，缺点是其动态响应较慢。
课程名称：电路与电子技术实验II 指导老师：沈连丰成绩：__________________ 实验名称：有源滤波器设计实验类型：________________同组学生姓名：__________ 一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 一、实验目的和要求 1、掌握有源滤波器的分析和设计方法。 2、学习有源滤波器的调试、幅频特性的测量方法。 3、了解滤波器的结构和参数对滤波器性能的影响。 4、用EDA仿真的方法来研究滤波电路，了解元件参数对滤波效果的影响。 二、实验内容和原理 1、滤波器的5个主要指标： (1) 传递函数A v(s) ：反映滤波器增益随频率的变化关系，也称为电路的频率响应、频率特性。 (2) 通带增益A v p：为一个实数。（针对LPF）、（针对HPF）、（针对BPF）、（针对BEF）。 (3) 固有频率f0：也称自然频率、特征频率，其值由电路元件的参数决定。 (4) 通带截止频率f p：滤波器增益下降到其通带增益A v p 的0.707倍时所对应的频率（也称–3dB 频率、半功率点、上限频率（ωH 、f H ）或下限频率（ωL 、f L ）。 (5) 品质因数Q：反映滤波器频率特性的一项重要指标，不同类型滤波器的定义不同。例如，在低通和高通滤波器中，定义为当时增益的模与通带增益之比。 2、有源滤波器的设计流程： 设计一个有源低通滤波器时，一般可以先按照预定的性能指标，选择一定的电路形式，然后写出电路的电压传递函数，计算并选定电路中的各个元器件参数。最后再通过实验进行调试，确定实际的器件参数。 三、实验器材 运放LM358、 四、操作方法和实验步骤 1、实验内容 (1) 在实验板上安装所设计的电路。 (2) 有源滤波器的静态调零。 (3) 测量滤波器的通带增益A v p、通带截止频率f p。 (4) 测量滤波器的频率特性（有条件时可使用扫频仪）。 (5) 改变电路参数，研究品质因数Q 对滤波器频率特性的影响。 2、设计一个二阶有源低通滤波器。具体要求如下： (1) 通带截止频率：f p=1kHz；
有源电力滤波器装置主要应用于什么场合 安科瑞王志彬2019.03 小编给大家分享下有源电力滤波器装置主要应用场合领域： 随着国内外电力电子技术的发展，大量由电力电子开关构成的、具有非线性特性的用电设备广泛应用于冶金、钢铁、交通、化工等工业领域，如电解装置、电气机车、轧制机械、高频炉等，故国内外电网中的谐波污染状况日益严重。电网中的高次谐波会造成旋转电机和变压器过热，使电力电容器组工作不正常，甚至造成热击穿损坏；对电力系统中的发电机、调相机、继电保护自动装置和电能计量等也有很大危害，严重时会引发设备误动作，造成重大事故；谐波污染对通信、计算机系统、高精度加工机械，检测仪表等用电设备也有严重的干扰。因此，必须采取有效的措施来消除电网中的高次谐波。 在低压配电网中这些谐波污染问题显得尤为突出，严重影响到各种类大型厂矿的正常生产，如钢铁、煤矿、化工、纺织等企业，以及IT和大规模微电子集成电路企业，造成产品报废，生产线停产，生产设备的寿命骤减甚至损坏。 目前用户通常采用并联型无源滤波器来抑制谐波，但存在不少缺陷。现在的趋势是采用电力电子装置进行谐波补偿，即有源电力滤波器（APF）与前者相比apf有源滤波器能对变化的谐波进行迅速的动态跟踪补偿，而且补偿特性不受电网阻抗的影响。有源电力滤波器装置必定是消除谐波的主导产品 安科瑞ANAPF有源电力滤波器 1、概述 1.1谐波的产生 电力系统中理想的电压、电流波形都是频率为50Hz的正弦波，但是非线性电力设备（大功率可控硅、变频器、UPS、开关电源、中频炉等）的广泛应用产生了大量畸变的谐波电流，谐波电流耦合在线路上产生谐波电压。对非正弦的畸变电流作傅立叶级数分解，其中频率与工频相同的分量为基波，频率是基波频率整数倍的分量为谐波。谐波是电能质量的重要指标。 1.2谐波的危害 ●谐波使公用电网中的元件产生附加的损耗，降低了发电、输电及用电设备的效率。大量三次谐波流过中线会使线路过热，甚至引起火灾。 ●谐波会影响电气设备的正常工作，使电机产生机械振动和噪声等；使变压器局部严重过热；使电容器、电缆等设备过热、绝缘老化、寿命缩短，以致损坏。 ●引起电网谐振，使得谐波电流放大几倍甚至数十倍，会对系统，特别是对电容器和与之串联的电抗器形成很大的威胁，经常使电容器和电抗器烧毁。 ●谐波会导致继电保护，特别是微机综合保护器与自动装置误动作，造成不必要的供电中断和生产损失。谐波还会使电气测量仪表计量不准确，产生计量误差，给用电管理部门或电力用户带来经济损失。 ●临近的谐波源或较高次谐波会对通信及信息处理设备产生干扰，轻则产生噪声、降低通信质量、计算机无法正常工作，重则导致信息丢失，使工控系统崩溃。
有源滤波器技术要求 一、有源滤波器 序号名称规格型号数量规格尺寸 1 有源滤波器额定输出100A SAHF200A-400-4L 1台800*800*2200mm 2 有源滤波器额定输出200A SAHF100A-400-4L 1台800*800*2200mm 二、技术参数和性能要求 1. 技术要求 1.1 有源滤波器型号为SAHF200A-400-4L和SAHF100A-400-4L各一套 1.2 具有实时自动跟踪，动态补偿，并具有高度可控性和快速响应特性，补偿性能不受电网波动和阻抗变化的影响，可消除与系统阻抗发生谐振的危险。 1.3 有源滤波器采用闭环反馈控制，无需特别的测量设备就可以实现精确的滤波效果，高性能数字控制系统更保障了其滤波准确性和可靠性。 1.4 有源滤波器具有补偿谐波、补偿谐波+可调无功功率、补偿可调无功功率、补偿三相不平衡等可选的多功能补偿模式。 1.5 有源滤波器独立于电网阻抗及系统阻抗之外，采用自适应控制算法自动调节PI 控制参数，使装置性能不受电网阻抗和系统阻抗变化的影响。 1.6 有源滤波器能同时滤除2～50次各次谐波，并可自行设定需要滤除的谐波次段和每次谐波的滤除率，并加以滤除。 1.7 有源滤波器具有无功补偿功能，该功能的投入使用可进行设定。可同时进行滤波和无功补偿，滤波和无功补偿容量可按比例、时间的方式自由设定。 1.8 有源滤波器具备完整的保护装置，包括过温、过载、过电流、短路、驱动异常、市电掉电、相序异常、频率异常等。同时具备系统自诊断功能，在故障消除后，装置自动投入运行。 1.9有源滤波器启动时经过软起电阻，给功率变换器直流电容充电，缓启动控制回路，以避免启动瞬间过大的突入电流，并限制该电流在额定范围之间。 1.10当系统负载的谐波量大于滤波器补偿能力时，滤波器输出限定在额定最大电流，继续有效滤波，不会发生超载或导致设备损坏而退出运行。 1.11有源滤波器满足化工行业供电系统实现电力监控功能的需要，具有远程通信接
有源电力滤波器工作原理 摘要：随着电力电子器件的广泛应用，非线性负荷日益增加，电能质量问题日益严重，有源电力波器（Active Power Filter，APF）是一种用于动态抑制电力系统谐波，补偿无功功率的新型电力电子装置，本文介绍了有源电力滤波器的工作原理和基本类型，阐述了 APF 的谐波检测方法及控制策略，并展望了APF 的未来发展及应用前景。 关键词：APF；有源滤波；谐波抑制；检测方法；控制方法 Working principle of active power filter Abstract:With the wide application of Power electronic devices, nonlinear load increasing, the Power quality problem is increasingly serious, Active Power Filter (Active Power Filter, APF) is a new Power electronic devices used for dynamic Power system harmonics, reactive Power compensation. This paper introduces the working principle of Active Power Filter and the basic types, expounds the harmonic detection method and control strategy of APF, and introduces the prospects for the future development and application of APF. Key words: APF; the active filter; harmonic suppression; detection method; control method 1引言 近些年来，配电网中整流装置、变频调速装置、工业电源以及各种电力电子装置不断曾加，造成了负荷的非线性、不平衡性使得电力系统的电压、电流发生畸变，严重的影响了供电质量。因此，解决电力系统中谐波和无功问题，提高电网供电质量变得越来越成为我们不能忽的问题。 由于电力电子的发展，对供电质量提出更高的要求。而传统的谐波抑制和无功补偿主要是采用LC滤 波器，它由于结构简单、成本低、技术成熟广泛应用工业生产中。但由于自身也有一定的缺点，在应用中产生了诸多的问题。电力电子技术的发展，人们提出了有效抑制谐波和补偿无功的有源电力滤波器。与无源滤波器相比，APF 具有高度可控性和快速响应特性，并且能跟踪补偿各次谐波、自动产生所需变化的无功功率，其特性不受系统影响，无谐波放大威胁，是一种能够有效的抑制谐波和补偿无功功率的新型电力电子装置随着APF 在我国的不断推广应用，也带来了 巨大的经济利益和社会利益。 2 有源滤波器概述 2.1 有源滤波器工作原理 图1 是最基本的APF系统结构原理图，非线性 负载为谐波源，其中下面部分是APF。 图 1 APF 系统结构原理图 有系统结构图可以看出，APF 系统包含两大部分，即指令电流运算电路和补偿电流发生电路。目前主电路的拓扑结构均采用的PWM 变流器。图示的APF 的基本工作原理是：检测补偿对象的电压电流，经过指令电流运算环节计算得出补偿电流的指令信号，驱动控制回流根据指令信号产生PWM 脉冲作用于变流器的开关器件，使其产生与谐波和无功电流大小相同、方向相反的补偿电流，使电网电流波形趋于正弦波，达到补偿的目的。
有源电力滤波器的基本原理和分类 1．有源电力滤波器的基本原理 有源电力滤波器系统主要由两大部分组成，即指令电流检测电路和补偿电流发生电路。 图1 有源滤波器示意图 指令电流检测电路的功能主要是从负载电流中分离出谐波电流分量和基波无功电流，然后将其反极性作用后发生补偿电流的指令信号。电流跟踪控制电路的功能是根据主电路产生的补偿电流，计算出主电路各开关器件的触发脉冲，此脉冲经驱动电路后作用于主电路。这样电源电流中只含有基波的有功分量，从而达到消除谐波与进行无功补偿的目的。根据同样的原理，电力有源滤波器还能对不对称三相电路的负序电流分量进行补偿。 有源电力滤波器的主电路一般由PWM逆变器构成。根据逆变器直流侧储能元件的不同，可分为电压型有源滤波器(储能元件为电容)和电流型有源滤波器(储能元件为电感)。电压型有源滤波器在工作时需对直流侧电容电压控制，使直流侧电压维持不变，因而逆变器交流侧输出为PWM电压波。而电流型有源滤波器在工作时需对直流侧电感电流进行控制，使直流侧电流维持不变，因而逆变器交流侧输出为PWM电流波。电压型有源滤波器的优点是损耗较少，效率高，是目前国外绝大多数有源滤波器采用的主电路结构。电流型有源滤波器由于电流侧电感上始终有电流流过，该电流在电感阻上将产生较大损耗，所以目前较少采用。 图2 电压型有源滤波器
图3 电流型有源滤波器 2．有源电力滤波器的分类 按电路拓朴结构分类，电力有源滤波器可分为并联型、串联型、串－并联型和混合型。 图4 并联型有源滤波器 图4所示为并联型有源滤波器的基本结构。它主要适用于电流源型非线性负载的谐波电流抵消、无功补偿以及平衡三相系统中的不平衡电流等。目前并联型有源滤波器在技术上已较成熟，它也是当前应用最为广泛的一种有源滤波器拓补结构。 图5 串联型有源滤波器 图5所示为串联型有源滤波器的基本结构。它通过一个匹配变压器将有源滤波器串联于电源和负载之间，以消除电压谐波，平衡或调整负载的端电压。与并联型有源滤波器相比，串联型有源滤波器损耗较大，且各种保护电路也较复杂，因此，很少研究单独使用的串联型有源滤波器，而大多数将它作为混合型有源滤波器的一部分予以研究。 图6 混合型有源滤波器 图6所示为混合型有源滤波器的基本结构。它是在串联型有源滤波器的基础上使用一些
有源低通滤波器设计 ⒈设计一个截止频率fo为1000HZ的1阶有源低通滤波器（提示：集成运放使用 μА741、取电容C=0.01uf，其他元件参数自行考虑）。要求：①设计的电路、标明元 件参数；②在OrCAD/PSpice平台上完成上述设计及仿真，测试1阶电路对应的幅频 特性曲线。 ⒉设计一个截止频率fo为1000HZ的2阶有源低通滤波器（提示：集成运放使用 μА741、设计系数α=1.414，即Q=0.707、R1=R2=R,C1=C2=C,取电容C=0.01uf，其他 元件参数自行考虑）。要求：①设计的电路、标明元件参数；②在OrCAD/PSpice平台 上完成上述设计及仿真，测试2阶电路对应的幅频特性曲线。书写Pspice实践练习报 告（自行）。 （一）Pspice简介 Pspice是由SPICE（Simulation Program with Intergrated Circuit Emphasis）发展而来的用于微机系列的通用电路分析程序。Pspice软件是一个通用的电路分析程序，它可以仿真和计算电路的性能。由于该软件提供了丰富的元件库，使得各种常用元器件随手可得，在软件上我们可以搭接任何模拟和数字或者数模混合电路。该软件使用的编程语言简单易学，对电路的计算和仿真快速而准确，强大的图形后处理程序可以将电路中的各电量以图形的方式显示在计算机的屏幕上，就像一个多功能、多窗口的示波器一样。 PSPICE软件具有强大的电路图绘制功能、电路模拟仿真功能、图形后处理功能和元器件符号制作功能，以图形方式输入，自动进行电路检查，生成图表，模拟和计算电路。它的用途非常广泛，不仅可以用于电路分析和优化设计，还可用于电子线路、电路和信号与系统等课程的计算机辅助教学。与印制版设计软件配合使用，还可实现电子设计自动化。被公认是通用电路模拟程序中最优秀的软件，具有广阔的应用前景。这些特点使得PSPICE受到广大电子设计工作者、科研人员和高校师生的热烈欢迎，国内许多高校已将其列入电子类本科生和硕士生的辅修课程。 电路设计软件有很多，它们各有特色。如Protel和Tango，它对单层/双层电路板的原理图及PCB图的开发设计很适合，而对于布线复杂，元件较多的四层及六层板来说ORCAD 更有优势。但在电路系统仿真方面，PSPICE可以说独具特色，是其他软件无法比拟的，它是一个多功能的电路模拟试验平台，PSPICE软件由于收敛性好，适于做系统及电路级仿真，