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APF在海上平台电能质量改善中的应用效果.pdfAPF是一种能实时动态补偿无功、 皆波的新型电 能质量调节装置，弥补了无源电力滤波器等传统的无功补 尝和谐波抑制装置的局限。APF的基本原理主要通过外部 电流互感器CT，实时检测改善对象的电压和电流，经内部 的运算电路计算得到一个与谐波源大小相等、相位相反的 补偿电流，然后与改善对象中待补偿的谐波及无功等电流 抵消，最终得到期望的电源电流和电压
图1有源电力滤波器的基本原理
图2有源滤波器的谐波抑制应用效果对比分析 如图1所示，通过谐波电流检测电路模块采集负载电
图2有源滤波器的谐波抑制应用效果对比分析 图1所示，通过谐波电流检测电路模块采集
流信号，并将谐波成分分离，然后谐波成分被传输到控制 电路的运算电路中，运算电路将采集到的谐波电流成分与 APF输出补偿电流进行比较，得到的差值作为实时补偿信 号输出到PWM逆变电路中，触发逆变电路中的逆变器将 补偿谐波电流注入到电网中，从而实现滤除谐波的效果。
2有源滤波器的特点与作用
目前广泛应用的电能质量调节装置是LC谐振型PF， 该类PF具有成本低廉、容量大、运行效率高等优点，通 常由电力电容器、电抗器和电阻器适当组合而成，其原理 主要是根据电阻、电容固有的阻抗特性，对某一特定频率 的谐波呈低阻抗性，使该频率下的谐波流人滤波器，不注 人电网达到滤波效果，因此无源滤波器只能消除特定频次 皆波。其性能参数与阻抗特性相关，容易受系统阻抗特性 影响，对抑制谐波次数多变的负载谐波效果不好，严重可 能会发生谐振现象，使LC滤波器过载甚至烧毁。 随着大功率可关断器件（GTR，GTO，IGBT等）的技 术不断进步，作为抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装 置APF得到迅速发展，与PF比较，APF的特点与作用主 要体现在以下几个方面： ①实时抑制谐波，APF能快速响应负荷的变化整体变 化及谐波含量变化，迅速实现完全跟踪补偿，可以高效地 滤除负载中2~25次等高次电流谐波； ②动态补偿无功，抑制电压波动与闪变，无功补偿时 可实现连续调节无功的大小； ③改善三相负载不平衡，在设备容量充裕的情况下， 可自定义设定谐波补偿与无功补偿容量分配比例，达到改 善电力系统三相负载不平衡的目的； ④不受电网阻抗影响的影响，可在容量允许范围内， 有效抑制电网谐振； ③补偿过程中，应用储能元件的容量需求较小； ③能适用于电流过大的补偿对象； ②既适用单个补偿对象，也能进行多个补偿对象集中 补偿； ③具备过流、过压、欠压、高温、测量电路故障、雷 击等多种保护功能，以确保装置和电力系统安全运行； 负载较轻时能自动退出运行，具有良好的经济运行 件
以渤海海域某油田群的电力系统为例，在该海上油田 平台电网上分别进行安装无源滤波器以及有源滤波器，通 过电能质量测试仪对相关指标的结果进行（下转第143页）
（上接第141负）检测，分别得到接入调节装置前、接入 无源滤波器后以及接人有源滤波器后的测试数据如下表1 所示
表1数据可发现：切率层面，AF。 切翠上升 14kW，主要是由APF自身功耗及功率因数调节后系统功 率波动造成，由于消除了谐波电流所耗功率，因此视在功 率下降了44kW，功率因数由0.93提高到0.97；PF有功功 签下降14kW， 主要是由PF自身功耗及功率因数调节后系 统功率波动造成，由于消除了谐波电流所耗功率，因此视 在功率下降了87kW，功率因数由0.93提高到0.98；比较 两者功率和功率因数变化，可发现APF自身功耗相较PF 会稍高，两者均有无功补偿的作用。 电流层面，APF电流畸变率由26.30%改善后为7.2%， 畸变率降低了19.10%；PF电流畸变率由26.30%改善后为 13.9%，畸变率降低了12.4%。APF改善电流畸变的效果是 PF的1.54倍。 电压层面，APF电压畸变率由原来10.7%改善为2.5%， 降低了6.9%；PF电流畸变率由10.7%改善后为8.5%，畸 变率降低了2.2%；APF改善电压畸变的效果是PF的3.14倍。 由图2可看出，经过APF调节后5、7、11、13次谐 波分别降低了355.7A、108.9A、49.0A、40.8A，7、11、13 饮谐波电流已经趋于0；而经过PF调节后5，7，11，13 饮谐波分别降低了269.0A、18.4A、18.4A、30.1A。由图中 可看出，PF对于7次谐波电流改善程度较差，由此可见， PF存在着某特定频次谐波无法消除的弊端，而APF对各 次谐波电流都有较大程度的消除效果。综上，无源滤波 器与有源滤波器都对谐波产生了抑制作用，但有源滤波器
中国化工贸易 万方数据
Practical application
DB13T 1349-2010 超贫磁铁矿勘查技术规范负载的电流波形日 原来未投运APF时的锯齿状改善为正常的正弦波
图4APF投运后电流波形
通过阐述有源滤波器的基本工作原理，并与无源滤波 器的特性进行比较，分析得到APF具备实时抑制谐波、动 态补偿无功、改善三相负载不平衡等功能，接着以某海上 油田平台为例进行实例仿真，通过APF与PF对海上平台 电能质量改善效果的验证与比较分析，结果表明，PF与 APF同时具有提高功率因数、补偿无功、降低损耗等功能， 但PF存在着某特定频次谐波无法消除的弊端，不及APF 皆波抑制效果明显。而海上油由平台最显著的电能质量问 题是谐波污染严重，因此，安装APF更有利于改善海上油 田平台的电能质量。