大功率产品谐波电流不合格测试分析与解决方案

针对谐波电流的测试，普通消费类产品，国际上的谐波标准是IEC 61000-3-2。而，对于大功率产品，特别是那种几百安培，甚至更大功率的产品，也是有谐波THD的要求。例如，大功率空调、钢铁厂等。要求按照全球标准检查电能质量问题(IEC 61000-4-30 ClassA)

电网谐波的影响非常大，企业都应进行谐波治理。通常解决谐波电流滤波电抗器和APF有源滤波器，都是常用的谐波治理装置，企业可以任选其一进行谐波治理。

用APF有源滤波器进行谐波治理，其优势在于可动态滤除各次谐波;在额定容量下，可以滤除2-50次谐波，并且不会产生谐振。但是使用APF有源滤波器的缺点也十分明显，例如设备造价抬高，企业投资成本增加;受硬件限制，大容量场合无法使用;另外单台有源滤波器的容量较小。

1、测试方法。

福禄克Fluke 435-II电能质量分析

HIOKI钳形功率计PW3360-31(注意：PW3360-31主机无法单独测量，请根据不同的测量要求另外购买选件中的钳形传感器。)

谐波(谐波电压·电流·电平/含有率/相位角/总谐波畸变THD-F或THD-R)，最大40次

2、APF 有源滤波器

为了降低谐波对电力电容器的影响,企业通常会用滤波电抗器、APF有源滤波器进行谐波治理。

APF有源滤波器，是采用电力电子技术和数字信号处理技术制成的谐波治理设备。它可以实时监测线路中的电流，并将电流信号输入DSP中进行处理;然后驱动IGBT功率模块，生成与谐波电流幅值相等、极性相反的电流注入电网，使两种电流相互抵消。这样APF有源滤波器，可以实现谐波治理。

有源电力滤波器即用可控的功率半导体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。

虽然无源滤波器具有投资少、效率高、结构简单等特点，在现阶段广泛应用于配电网中，但由于无源滤波装置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，传统的无源滤波器似乎已经无法满足大量非线性负载设备使用带来的谐波，因此有源滤波技术应运而生。

(一)与无源滤波器相比，有源滤波器APF的主要不同点体现在以下几个方面：

1、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，在性价比上比较合理;

2、滤波特性不受系统阻抗的影响，可消除与系统阻抗发生谐振的危害;

3、实现动态补偿，可对频率和大小均变化的谐波与无功功率进行补偿，对补偿的对象变化有极快的响应。

4、可对谐波和无功功率同时进行补偿，而且所补偿无功功率的大小可做到连续调节。

5、在补偿无功功率时可以不要储能元件;在补偿谐波时所需的储能元件的容量也不大。

6、即使所补偿对象的电流过大，有源电力滤波器也能正常的发挥补偿作用，不用担心会发生过载情况。

7、受电网的阻抗影响不大，不容易和电网阻抗发生谐振。

8、既可对一个谐波和无功源进行单独补偿，也可对多个谐波和无功源进行集中补偿。

(二)有源滤波器APF工作原理：

有源滤波器APF通过外部电流互感器CT，实时检测负载电流，并通过内部DSP计算，提取出负载电流的谐波成分。然后通过PWM信号发送给内部IGBT，控制逆变器产生一个和负载谐波大小相等、方向相反的电流注入到电网中补偿谐波电流，实现滤波功能。

(三)有源滤波器APF的作用

1、滤除电流谐波：可以高效的滤除负荷电流中2~25次的各次谐波，从而使得配电网清洁高效，满足国标对配电网谐波的要求。该产品真正做到自适应跟踪补偿，可以自动识别负荷整体变化及负荷谐波含量的变化而迅速跟踪补偿，80us响应负荷变化，20ms实现完全跟踪补偿。

2、改善系统不平衡状况：可完全消除因谐波引起的系统不平衡，在 设备容量许可的情况下，可根据用户设定补偿系统基波负序和零序不平衡分量并适度补偿无功功率。在确保滤除谐波功能的基础上有效改善系统不平衡状况。

3、抑制电网谐振不会与电网发生谐振，而且在其容量许可范围内还可以有效抑制电网自身的谐振。这是无源滤波装置无法做到的。

4、多种保护功能：具备过流、过压、欠压、温度过高、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，并可在负荷较轻时自动退出运行，充分考虑运行的经济性。

审核编辑：汤梓红