安科瑞 王晶淼 Acrel-wjm

一、空調(diào)場景中的電能質(zhì)量問題

在空調(diào)場景中，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)集中使用的場合（如數(shù)據(jù)中心、醫(yī)院、工廠、大型商場），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?，再通過逆變將直流電變?yōu)轭l率可調(diào)的交流電驅(qū)動壓縮機電機。這個整流過程（尤其是6脈沖整流）會產(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，導致設(shè)備過熱，降低效率，縮短壽命。

干擾敏感設(shè)備： 諧波會通過電網(wǎng)傳導，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)）的正常運行，導致誤動作、數(shù)據(jù)丟失或設(shè)備損壞。

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

使保護裝置誤動作： 過高的諧波可能導致斷路器、繼電器等保護裝置誤判而跳閘。

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

不符合電能質(zhì)量標準： 各國/地區(qū)都有電能質(zhì)量標準（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。超標可能導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時，會從電網(wǎng)吸收滯后的無功電流，導致系統(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行一定補償，但在很多工況下，尤其是非滿載運行時，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，導致額外的線路損耗。

占用變壓器容量： 變壓器需要同時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。

增加電費支出： 許多地區(qū)的工業(yè)/商業(yè)電價結(jié)構(gòu)包含“功率因數(shù)調(diào)整電費”。當功率因數(shù)低于規(guī)定值（通常0.9或0.95）時，用戶需要額外繳納電費；反之，高于規(guī)定值可能有獎勵。低功率因數(shù)直接增加運營成本。

3、三相不平衡：

來源： 大型中央空調(diào)系統(tǒng)可能由多臺壓縮機、水泵、風機組成，如果負載分配不均或單相負載較多，會導致三相電流不平衡。

危害：

增加中性線電流： 不平衡負載會導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： 不平衡運行會增加變壓器和線路的損耗。

影響設(shè)備性能： 可能導致三相電機發(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、補償無功外，還能檢測三相不平衡電流，并主動注入補償電流，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？

相對于傳統(tǒng)的無源濾波器：

動態(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）。它能實時檢測電網(wǎng)中的諧波和無功電流分量，并瞬時生成與之大小相等、方向相反的補償電流注入電網(wǎng)，實現(xiàn)準確抵消。空調(diào)負載（尤其是變頻器）的諧波和無功分量是動態(tài)變化的（隨壓縮機頻率、負載率變化），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特定的幾次諧波（如5次、7次）進行濾波，設(shè)計不當還可能引起諧振。APF可以同時濾除寬頻譜范圍內(nèi)的多種諧波（通常2~50次甚至更高）。

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

避免諧振風險： APF本身不會與電網(wǎng)阻抗發(fā)生諧振，而設(shè)計或應(yīng)用不當?shù)臒o源濾波器則可能引發(fā)危險的諧振，放大諧波。

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

三、ANAPF有源電力濾波器

產(chǎn)品特點：

(1)DSP+FPGA控制方式，響應(yīng)時間短，全數(shù)字控制算法，運行穩(wěn)定；

(2)一機多能，既可補諧波，又可兼補無功，可對2～51次諧波進行全補償或特定次諧波進行補償；

(3)具有完善的橋臂過流保護、直流過壓保護、裝置過溫保護功能；

(4)模塊化設(shè)計，體積小，安裝便利，方便擴容；

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

(6)輸出端加裝濾波裝置，降低高頻紋波對電力系統(tǒng)的影響；

(7)多機并聯(lián)，達到較高的電流輸出等級；

產(chǎn)品實物展示：

系統(tǒng)架構(gòu)：

審核編輯 黃宇