有源電力濾波器（APF）主電路為 IGBT 功率變換器，采用基于瞬時(shí)無功功率理論的檢測技術(shù)，自動跟蹤電網(wǎng)諧波變化，具有高度可控性與快速響應(yīng)性?？朔藗鹘y(tǒng)無源濾波器的濾波效果差，容易發(fā)生諧振、只能補(bǔ)償固定次諧波等缺點(diǎn)，對各種快速瞬變的沖擊性負(fù)荷均能起到良好的濾波和補(bǔ)償效果。
安徽科派研發(fā)的有源濾波器采用級控制芯片，計(jì)算能力及抗力，可實(shí)現(xiàn)一個(gè)控制器集中控制多臺有源濾波器并聯(lián)工作，采用自適應(yīng)電流平均值控制算法并結(jié)合 LCL 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，克服了傳統(tǒng)的滯環(huán)電流控制由于開關(guān)頻率變化所帶來的輸出頻譜范圍寬、濾波較困難、高頻諧波會干擾電網(wǎng)等缺點(diǎn)。
通過外部互感器CT實(shí)時(shí)采集電流信號，通過內(nèi)部檢測電中路分離出其中的諧波部分，通過IGBT功率變換器產(chǎn)生與系統(tǒng)的諧波大小相等相位相反的補(bǔ)償電流注入電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)濾除諧波的功能。
實(shí)時(shí)檢測系統(tǒng)的無功功率，通過IGBT功率變換器產(chǎn)生容性或感性的基波電流，實(shí)現(xiàn)動態(tài)連續(xù)無功補(bǔ)償，無功補(bǔ)償?shù)哪繕?biāo)功率因數(shù)可以通過操作面板設(shè)定。
我公司在APF設(shè)計(jì)過程中，緊跟電力電子設(shè)備的發(fā)展趨勢，廣泛借鑒各行業(yè)相關(guān)設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)，將這些技術(shù)特點(diǎn)整合而成新一代的APF, 從成本、性能、交貨速度、可適應(yīng)性、可擴(kuò)展性各方面，都在國內(nèi)同行業(yè)中優(yōu)勢。
1、模塊化抽屜式功率模塊
目前市場上有源電力濾波器分兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu): 一種是一體式設(shè)計(jì)，機(jī)柜由多個(gè)單一獨(dú)立的元器件構(gòu)成，如三相各三IGBT、三個(gè)風(fēng)扇、三個(gè)熔斷器、三個(gè)避雷器等等，屬于比較老式的設(shè)計(jì)，這種結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是當(dāng)有一個(gè)元器件壞了， 將會導(dǎo)致整機(jī)停止工作，因此其可靠性不高；另一種是模塊化設(shè)計(jì)，是電力電子產(chǎn)品的發(fā)展方向，機(jī)柜由多個(gè)功率模塊組合而成，每個(gè)模塊*一樣，都能獨(dú)立運(yùn)行，多個(gè)模塊并聯(lián)起來共同運(yùn)行，當(dāng)任一模塊出現(xiàn)故障時(shí)， 其他模塊自動平均分擔(dān)負(fù)荷繼續(xù)正常運(yùn)行。
兩種方式圖片如下：
2、強(qiáng)大的綜合電能質(zhì)量治理功能
設(shè)備可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)以下功能，用戶可以通過觸摸屏的人機(jī)界面，選擇優(yōu)先級、選擇同時(shí)實(shí)現(xiàn)。
有源濾波:濾除50次以內(nèi)諧波
無功補(bǔ)償:雙向補(bǔ)償感性無功與容性無功
電壓偏離:雙向補(bǔ)償電壓升高與電壓跌落
固定電流:發(fā)出的任意電流
用戶可以實(shí)時(shí)觀測到電壓、電流、諧波、有功、無功、功率因數(shù)、故障記錄等所有電量參數(shù)。起到電能質(zhì)量監(jiān)測的作用。同時(shí)，對于本機(jī)各模塊的工作狀態(tài)、當(dāng)前溫度、故障記錄等，都可以通過人機(jī)界面實(shí)時(shí)查看。
3、熱插拔技術(shù)
我公司的模塊采用動靜插件與母排連接，通過防止拉弧的技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)熱插拔功能，也就是設(shè)備在運(yùn)行時(shí)，就可以將故障模塊取出，然后將新模塊插入，全過程無需斷電。該技術(shù)借鑒了不間斷電源UPS的熱插拔技術(shù)。
4、光纖通信
APF用于補(bǔ)償諧波，所以工作在諧波嚴(yán)重的場合，諧波會產(chǎn)生嚴(yán)重的電磁干擾，因此應(yīng)用環(huán)境對APF的EMC/EMI要求很高，否則設(shè)備會因?yàn)殡姶鸥蓴_而可能無法正常通訊。
目前的低壓設(shè)備通訊都采用電纜信號線通訊，但是電信號容易受到電磁干擾，所以我公司的APF裝置采用光纖通信,光信號絕不受電磁干擾，以此技術(shù)保證設(shè)備的通訊正常。電力系統(tǒng)對高壓設(shè)備的可靠性要求更高，所以高壓電力電子設(shè)備如SVG、變頻器，都采用光纖通信，該技術(shù)就是借鑒了高壓設(shè)備的通訊技術(shù)。
5、機(jī)柜的可擴(kuò)展性
鑒于用戶需求的多樣性，以及生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化兩種的矛盾需求，我公司的機(jī)柜也采用了兼容設(shè)計(jì)，將多樣的用戶需求包含在了標(biāo)準(zhǔn)化
的機(jī)柜設(shè)計(jì)中，具體表現(xiàn)為:
A:兼容上進(jìn)線、下進(jìn)線;
B:兼容電纜連接、銅排連接;
C:兼容600、800、1000寬、800、1000深、各種不同高度的多種要求以及非標(biāo)要求;
D:兼容各種型材的并柜孔位置的需求。
6、高可靠性并機(jī)方式:同一個(gè)控制器集中控制，模塊之間無環(huán)流
APF裝置可以實(shí)現(xiàn)12臺裝置并聯(lián)且只使用一個(gè)控制器集中控制，每個(gè)功率模塊均流輸出，模塊之間無環(huán)流，提高了裝置的可靠性。
7、三電平結(jié)構(gòu):輸出電流平滑，裝置損耗低
主電路采用3H全橋拓?fù)淙娖浇Y(jié)構(gòu)，輸出電流波形更平滑，同時(shí)使直流母線電壓和開關(guān)器件的開關(guān)頻率僅有傳統(tǒng)兩電平有源濾波器的1/2，大大降低了開關(guān)器件的損耗。
8、自適應(yīng)控制算法:適應(yīng)任何系統(tǒng)阻抗變化
控制系統(tǒng)能夠根據(jù)輸入信號自動調(diào)整控制參數(shù)，優(yōu)化補(bǔ)償性能，并能適應(yīng)任何系統(tǒng)阻抗變化，裝置不會與系統(tǒng)發(fā)生諧振。
9、各次諧波電流輸出可限幅:可與無源濾波器配合濾同一次諧波
因?yàn)楝F(xiàn)場可能存在復(fù)雜的應(yīng)用環(huán)境，比如電網(wǎng)本身是個(gè)弱電網(wǎng)、電網(wǎng)的阻抗發(fā)生變化、電容器變頻器等多種類型的設(shè)備同時(shí)并聯(lián)在電網(wǎng)中、導(dǎo)致設(shè)備間發(fā)生諧振。因此本設(shè)備從2- 50次諧波都可設(shè)置輸出值，以防止發(fā)生諧振。
同時(shí)，本設(shè)備可以與無源濾波同時(shí)使用，由無源濾波濾除大部分的固定次數(shù)的諧波，由有源濾波濾除其余頻率豐富的、幅值變化的諧波，以達(dá)到性價(jià)比更優(yōu)的解決方案。
