apf逆变器



并联型的有源滤波器能够有多少种用法?

并联型有源滤波器主要有三种使用模式，具体如下：

单独使用模式这是并联有源滤波器（APF）最基本的形式。其核心功能是产生与负载谐波电流大小相等、方向相反的补偿电流，将电源侧电流修正为正弦波。该模式主要用于补偿感应电流源负载，是工业领域应用最广泛的方案之一。局限性：

电源电压直接施加于逆变器桥，要求开关元件具备高电压等级；

当负载谐波电流含量较高时，需较大容量才能实现补偿，导致补偿容量和频带受限。

与无源滤波器（PF）混合使用模式为克服单独使用的缺陷，并联有源滤波器常与无源滤波器结合，形成混合补偿系统。混合模式分为两类：

并联混合型：有源滤波器与无源滤波器并联接入电网，共同承担谐波补偿任务。无源滤波器（如高通滤波器）负责消除主电路开关引起的谐波及负载中的高次谐波，降低对有源滤波器开关频率的要求。

串联混合型：有源滤波器与无源滤波器串联后接入电网。优势：

有源滤波器不承受交流电源基波电压，器件容量需求小；

改善无源滤波器特性，避免其受电网阻抗影响及谐振问题；

安装维护简单，可直接改造现有无源滤波系统，应用最为广泛。

注入电路模式通过电感与电容构成注入回路，利用谐振特性降低有源滤波器容量需求。该模式分为两类：

串联谐振注入电路模式：利用串联谐振使有源滤波器仅承受部分基波电压；

并联谐振注入电路模式：通过并联谐振实现电压分配。效果：

有源滤波器容量显著降低，适用于对成本敏感的场景；

需精确设计谐振参数以确保稳定性。

基于dq0变换的三相并联有源电力滤波器研究（Simulink仿真实现）

基于dq0变换的三相并联有源电力滤波器Simulink仿真实现1. 系统建模与原理

基于dq0变换的三相并联有源电力滤波器（APF）通过实时检测负载电流中的谐波和无功分量，生成补偿电流注入电网，以改善电能质量。其核心步骤如下：

dq0变换：将三相静止坐标系（ABC）下的电流转换至旋转坐标系（dq0），分离基波和谐波分量。

d轴：与A相基波电压同相，表示有功电流。

q轴：滞后d轴90°，表示无功电流。

0轴：表示零序分量，用于三相负载平衡。

谐波分离：在dq坐标系下，基波电流表现为直流分量，谐波表现为交流分量。通过提取交流分量并反向注入，可抵消谐波。无功补偿：通过控制q轴电流的直流分量，补偿无功功率。负载平衡：通过调节0轴电流，均衡三相负载。电流控制：采用滞环带电流控制（HBCC）策略，通过三相逆变器将补偿电流注入电网。2. Simulink仿真模型设计

仿真模型需包含以下模块：

电源模块：提供三相电压源，模拟电网。负载模块：包含非线性负载（如整流器）和不平衡负载，用于生成谐波和无功电流。dq0变换模块：将负载电流从ABC坐标系转换至dq0坐标系。

Park变换：实现ABC到dq0的转换，需同步信号（如锁相环PLL）提供相位参考。

谐波检测与补偿电流生成模块：

低通滤波器（LPF）：提取dq轴电流的直流分量（基波有功/无功电流）。

谐波计算：用原始dq电流减去直流分量，得到谐波电流。

补偿电流指令：谐波电流反向（用于抵消）加上q轴无功补偿指令。

0轴电流控制：根据三相电流不平衡情况，生成0轴补偿电流。逆dq0变换模块：将补偿电流指令从dq0坐标系转换回ABC坐标系。HBCC控制模块：通过滞环比较器生成PWM信号，驱动三相逆变器。逆变器模块：采用IGBT或MOSFET构成三相桥，将直流侧电容电压转换为补偿电流。测量与显示模块：监测电网电流、负载电流、补偿电流及THD（总谐波失真）。3. 关键参数设置电源参数：

线电压有效值：380V（三相）。

频率：50Hz。

负载参数：

非线性负载：三相整流桥，阻感负载（R=10Ω，L=5mH）。

不平衡负载：单相电阻（如A相附加R=20Ω）。

dq0变换：

同步信号频率：50Hz（由PLL提供）。

低通滤波器：

截止频率：10Hz（用于分离基波和谐波）。

HBCC控制：

滞环宽度：0.1A（平衡响应速度与开关损耗）。

逆变器直流侧：

电容电压：800V（需高于电网线电压峰值）。

4. 仿真结果与分析谐波抑制效果：

补偿前电网电流THD：约25%（因非线性负载）。

补偿后电网电流THD：<5%，满足IEEE 519标准。

图1 补偿前后电网电流波形对比无功补偿效果：

补偿前功率因数：约0.75（滞后）。

补偿后功率因数：>0.95，接近单位功率因数。

图2 功率因数改善效果三相负载平衡效果：

补偿前三相电流幅值差异：约30%。

补偿后三相电流幅值差异：<5%，实现负载均衡。

图3 三相电流平衡效果动态响应性能：

负载突变时（如整流器导通角变化），补偿电流能在1-2个周期内跟踪指令，系统稳定性良好。

5. 挑战与优化方向实时性优化：

采用高速ADC和FPGA实现谐波检测，减少计算延迟。

控制器鲁棒性提升：

引入自适应控制或模型预测控制（MPC），应对电网频率波动和负载突变。

硬件成本降低：

优化逆变器拓扑（如采用三电平结构），减少开关损耗和滤波器体积。

智能化升级：

结合机器学习算法（如神经网络），实现参数自整定和故障预测。

6. 参考文献李亚峰,李含善,任永峰.用于串联型有源电力滤波器的dq0变换[J].电工技术学报, 2005, 20(8):59-63,73.向东,戴珂,魏学良,等.三相四线并联型有源电力滤波器的MATLAB/SIMULINK仿真[J].电气技术, 2006(8):4.吴永亮.三相串联型有源电力滤波器的研究与设计[D].哈尔滨工程大学,2024.

通过上述Simulink仿真实现，验证了基于dq0变换的三相并联APF在谐波抑制、无功补偿和负载平衡方面的有效性，为实际工程应用提供了理论依据和设计参考。

SVG和APF的区别是什么？

主要区别是，性质不同、特点不同、主要应用场合不同，具体如下：

一、性质不同

1、SVG

SVG，是静止无功发生器，又称高压动态无功补偿发生装置，或静止同步补偿器。是指自由换相的电力半导体桥式变流器来进行动态无功补偿的装置。

2、APF

APF指有源电力滤波器，是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置，它能够对不同大小和频率的谐波进行快速跟踪补偿。

二、特点不同

1、SVG

将自换相桥式电路通过电抗器或者直接并联到电网上，调节桥式电路交流侧输出电压的相位和幅值，或者直接控制其交流侧电流，使该电路吸收或者发出满足要求的无功功率，实现动态无功补偿的目的。

2、APF

APF可以通过采样负载电流并进行各次谐波和无功的分离，控制并主动输出电流的大小、频率和相位，并且快速响应，抵消负载中相应电流，实现了动态跟踪补偿，而且可以既补谐波又补无功和不平衡。

三、主要应用场合不同

1、SVG

凡是安装有低压变压器地方，及大型用电设备旁边都应该配备无功补偿装置，特别是那些功率因数较低的工矿、企业、居民区必须安装。

大型异步电机、变压器、电焊机、冲床、车床群、空压机、压力机、吊车、冶炼、轧钢、轧铝、大型交换机、电灌设备、电气机车等尤其需要。居民区除白炽灯照明外，空调、冷冻机等也都是无功功率不可忽视的耗用对象。农村用电状况比较恶劣，多数地区供电不足，电压波动很大，功率因数尤其低，加装补偿设备是改善供电状况、提高电能利用率的有效措施。

2、APF

变频设备的应用场合、不稳定负荷的应用场合、有色冶金、港口机械、电气化铁路、高精度自动化生产线、办公大楼、大型商业区等节能灯和空调集中场所。

百度百科-SVG

百度百科-APF

APF标准是什么意思

国家标准：

1. GB/T14549-93《电能质量：公用电网谐波》

2. GB/T15543-1995 《电能质量：三相电压允许不平衡度》

3. GB/T15945-1995 《电能质量：举游电力系统频率允许偏差》

4. GB/T12326-2000 《电正敏销能质量：电压波动和闪变》

5. GB/T18481-2001 《电能质量：暂时过电压和瞬态过电压》

6. GB/T15576-1995 《低压无功功率静态补偿装置总技术条件》

7. GB7625.1-1998 《低压电气电子产品发出的谐波电流限值》

8. GB4208-93 《外壳防护等级的分类》

扩展资料：

有源电力滤波器（APF）通过电流互感器检测负载电流，并利用内部DSP计算技术提取出负载电流中的谐波成分。随后，通过PWM信号控制内部的IGBT，驱动逆变器产生一个与负载谐波电流大小相等、方向相反的谐波电流，注入到电网中以实现滤波效果。APF主要采用FFT算法、DFT算法以及三相电路瞬时无功功率理论算法。APF分为并联型和串联型，其中并联型应用更为广泛。并联有源滤波器主要针对电流谐波进行治理，而串联有源滤波器则主要用于解决电压谐波等问题。

参考资料：

- 百度百科—有源电力滤波器

APF与SVG的区别是什么？

有源滤波装置即APF，有源滤波装置是采用现代的电力电子技术和基于高速的DSP器件的数字信号处理技术研制成功的新型的电力谐波治理设备。有源电力滤波（APF）是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置，它能够对大小和频率都变化的谐波以及变化的无功进行补偿，之所以称为有源，顾名思义该装置需要提供电源，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。

     高压动态无功补偿装置即SVG，SVG的基本原理是将电压源型逆变器，经过电抗器并联在电网上。通过调节逆变桥中IGBT器件的开关，可以控制直流逆变到交流的电压的幅值和相位，因此，整个装置相当于一个调相电源。通过检测系统中所需的无功，可以快速发出大小相等、相位相反的无功，实现无功的就地平衡，保持系统实时高高率因数运行。

     相信大家看到这里对APF与SVG就应该有了一个整体的认识，其实二者还有一个最直观的差别，APF主要是用于低压，而SVG主要是用于高压。但二者都是用于谐波治理，目前SVG技术与APF技术在国内掌握的不多，但是有非常不错的市场前景的。

分布式光伏电站一次侧和二次侧都有哪些设备？电能质量监测又如何作用？

分布式光伏电站一次侧和二次侧的设备以及电能质量监测的作用

一、分布式光伏电站一次侧和二次侧的设备

一次侧设备：

光伏电池板：将太阳能转换为直流电，是光伏发电系统的核心部件。直流电缆：用于连接光伏电池板和逆变器，传输直流电能。逆变器：将光伏电池板产生的直流电转换为交流电，以便接入电网或供负载使用。

二次侧设备：

防孤岛保护装置：用于预防因电压或频率异常引起的孤岛现象，确保光伏电站与电网的快速脱离，同时起到智能并网的作用。电能质量在线监测装置：实时监测电网的电能质量，包括电压偏差、频率偏差、三相电压不平衡、电压波动和闪变、谐波畸变等，确保电力质量。故障解列装置：监测发电并网点的电压电流，出现故障时迅速跳开并网开关，保护系统安全。三合一光伏箱变测控装置：采集汇流箱、逆变器、变压器等设备的数据，保护主变压器设备不受伤害。微机保护装置：保护开关柜等一次设备，防止电流、电压、频率异常，确保设备安全。远动通讯设备：采集电气保护装置、仪表等二次设备的信息，处理后传送到后台监控系统。调度数据网设备：将远动数据传给供电局的调度监管部门，实现数据的远程传输和监控。

二、电能质量监测的作用

1. 实时监测电能质量

电能质量在线监测装置能够实时监测电网的电压偏差、频率偏差、三相电压不平衡、电压波动和闪变、谐波畸变等电能质量指标。这些指标是衡量电网电能质量的重要依据，对于保障电网安全稳定运行具有重要意义。

2. 及时发现并处理电能质量问题

通过电能质量在线监测装置，可以及时发现电网中存在的电能质量问题，如谐波污染、电压波动等。这些问题如果不及时处理，可能会对电网设备造成损害，甚至引发电网事故。因此，电能质量监测有助于及时发现并处理这些问题，保障电网的安全稳定运行。

3. 提高光伏电站的运行效率

电能质量监测还可以帮助光伏电站提高运行效率。通过监测电网的电能质量，可以了解光伏电站的输出功率、功率因数等参数，从而优化光伏电站的运行策略，提高发电效率和电能质量。

4. 保障企业用电安全

对于分布式光伏电站所在的企业而言，电能质量监测也是保障用电安全的重要手段。通过监测电网的电能质量，可以及时发现并解决潜在的用电安全隐患，如电压波动、谐波污染等，从而保障企业的正常生产和运营。

三、电能质量治理产品应用

在分布式光伏电站中，为了进一步提高电能质量，通常会采用一些电能质量治理产品，如有源电力滤波器（APF）、静止无功发生器（SVG）等。

有源电力滤波器（APF）：通过动态补偿谐波，改善电能质量。它可以对2~51次谐波进行全补偿或特定次谐波进行补偿，具备完善的保护功能。在光伏电站中，APF可以有效滤除逆变器产生的谐波，提高电能质量。

静止无功发生器（SVG）：通过使用全控型电力电子器件（如IGBT），实时检测电网电压的变化，并根据需要快速产生或吸收无功功率，实现无功功率的快速补偿和调节。在光伏电站中，SVG可以提供快速的无功功率补偿，提高系统的功率因数。

综上所述，分布式光伏电站一次侧和二次侧的设备以及电能质量监测在保障电网安全稳定运行、提高光伏电站运行效率、保障企业用电安全等方面发挥着重要作用。同时，通过采用电能质量治理产品，可以进一步提高电能质量，为可再生能源的更好利用提供有力支持。

上能电气是做什么的

上能电气是一家专注于电力电子产品研发、制造与销售的国家高新技术企业，主要围绕电力电子电能变换和控制领域开展业务。

该公司主要提供三大类解决方案及相关产品。一是光伏逆变器解决方案，覆盖3kW - 8800kW全功率段的集中式、组串式、集散式逆变器，适用于大型地面电站、工商业屋顶、户用等多种场景，其全球光伏逆变器出货量排名较为靠前。二是储能系统解决方案，提供储能双向变流器（PCS）、户用储能及系统集成服务，可满足发电侧、电网侧、用户侧储能需求，国内PCS出货量位居行业前列。三是电能质量治理解决方案，包括有源滤波器（APF）、静止无功发生器（SVG）等产品，应用于通讯、医疗、轨道交通等领域，保障电力系统稳定高效运行。

此外，上能电气的业务还涉及光伏电站开发、新能源汽车充电等领域。公司拥有深圳、无锡、成都三大研发中心以及无锡、宁夏、印度三大生产基地，客户涵盖国电、华能等央企电力公司，是光伏及储能行业重要的设备制造商和解决方案提供者。

新能源发电对系统的影响

新能源发电对电力系统的影响主要体现在并网稳定性、调度运行和基础设施三个方面，既带来清洁能源效益也增加系统控制复杂度。

1. 并网稳定性影响

•频率波动：风光发电依赖自然条件，功率输出随机性导致系统频率调节压力增大，需配套储能或快速调频电源

•电压控制：分布式光伏接入配电网可能引起局部电压越限，需升级无功补偿装置（如SVG）

•谐波问题：逆变器并网引入高频谐波，要求电网配备有源滤波器（APF）

2. 调度运行挑战

•预测难度：风光功率预测误差普遍在10%-20%（2023年国家电网实测数据），需引入人工智能算法提升精度

•调峰压力：光伏"鸭形曲线"导致午间功率过剩、傍晚锐减，需火电机组深度调峰（最低至30%额定容量）

•备用容量：系统旋转备用需增加装机容量的15%-20%应对新能源波动（IEEE 1547-2018标准）

3. 基础设施改造需求

•电网升级：新能源汇集区域需提升输电走廊容量，如陕北-湖北±800kV特高压直流工程

•保护系统：双向潮流导致传统过流保护失效，需部署方向性纵联保护装置

•通信架构：要求毫秒级广域监测（WAMS），5G电力切片技术应用成本增加30%

4. 技术解决方案

•储能配置：锂电储能系统成本已降至0.8-1.2元/Wh（2024工信部数据），4小时储能使弃风率降低18%

•虚拟同步机：VSG技术使逆变器具备惯量支撑能力，响应时间＜200ms

•多端直流：张北柔直工程实现新能源汇集损耗降低40%

5. 经济性影响

•辅助服务成本：调峰补偿费用约占电力交易总额的3.5%（2023年中电联报告）

•投资边际效益：新能源渗透率超35%后，每增加1%并网容量系统平衡成本上升0.7元/MWh

•碳减排效益：每MWh新能源电力减少0.8吨CO₂，但需计入系统平衡碳排放因子（约0.05吨/MWh）

光伏发电站一次系统需要加消谐装置吗?

光伏发电站一次系统是否需要加装消谐装置，取决于电站的电气结构、电网要求和谐波实际情况。通常在中大型光伏电站或电网有特殊要求的场合需要安装。

一、 核心判断依据

是否需要安装消谐装置（通常指有源电力滤波器APF或静止无功发生器SVG兼有的谐波治理功能），主要基于以下几点：

1. 并网电压等级：10kV及以上电压等级并网的光伏电站，电网公司通常会根据电能质量评估结果强制要求加装。

2. 电站容量：根据NB/T 32008-2013《光伏发电站逆变器电能质量技术规范》等标准，容量越大的电站，对谐波发射限值要求越严格，越可能需要安装。

3. 实测谐波数据：并网前必须进行电能质量预评估，并网后需进行实测。若总谐波畸变率(THDi)或各次谐波含量超出GB/T 14549-1993《电能质量 公用电网谐波》的限值规定，则必须安装。

4. 电网公司的接入要求：这是最直接的决定因素。在接入系统方案评审中，电网公司会出具明确的电能质量治理要求文件。

二、 光伏电站的谐波来源

谐波主要来源于光伏逆变器的电力电子开关器件（IGBT）的高频开关过程。虽然当前技术下并网逆变器的输出谐波已控制得很好（THDi普遍<3%），但在特定工况或多台逆变器并联运行时，仍可能产生叠加效应，导致谐波超标。

三、 安装建议

* 对于小型分布式光伏电站（如400V并网），一般无需单独安装，因其容量小，谐波影响有限。

* 对于中大型集中式光伏电站（10kV或35kV并网），通常将无功补偿装置(SVG)和有源滤波装置(APF)的功能集成在一套设备中，同时解决功率因数偏低和谐波超标的问题。这是目前最普遍和经济的方案。

建议在电站设计阶段就进行电能质量仿真计算，并与当地电网公司充分沟通，以确定最经济可靠的治理方案。

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