淺談安科瑞有源濾波器在多晶矽行業中的應用

摘要：本文結合青海黃河水電多晶矽項目中的有源濾波器使用效果進行應用分析，結果表明有源濾波器在多晶矽諧波治理技術上達到一個(ge) 新的裏程碑。

關(guan) 鍵詞：有源濾波器；諧波；多晶矽

0引言

隨著科技的進步社會(hui) 的發展，多晶矽的廣泛使用，多晶矽行業(ye) 發展也越來越迅速，隨之而來就是大量整流裝置、變頻器、品閘管調溫等非線性負載的使用，使得多品矽供電係統和上級電網的電能質量受到嚴(yan) 重汙染，整個(ge) 係統的安全運行存在較大的隱患，消除諧波、減少諧波危害、改善電能質量，是符合我國相關(guan) 電能質量的規定，同時亦給企業(ye) 安全生產(chan) 、提高效益方麵帶來顯著效果。

1現狀分析

青海黃河水電多晶矽公司供電係統存在大量的請波源負載:整流還原爐(12脈)、製氫設備(12脈)、可控矽調溫設備(6脈)、UPS設備(6脈)等，這就使得在該供電體(ti) 統中存在大量的諧波電流，諧波電流主要以5、7、11、13；在嚴(yan) 重幹擾了其他負載的安全運行、產(chan) 生計量誤差影響設備使用壽命。

2治理措施

2.1方案確定

在該係統中有源係統功率因數比較高，而諧波頻譜多樣化，采用傳(chuan) 統的無源濾波很難達到實際的濾除效果:無源濾波器濾除效果依賴於(yu) 係統阻抗和濾波設備容量。而高功率數就決(jue) 定了其容量受到限製，因此需采用有源濾波器進行諧波治理。

2.2設備工作原理及方案實施

2.2.1原理

實時檢測電網中負載電流，快速分離出諧波電流分量，並根據諧波電流的大小產(chan) 生控製指令，實時產(chan) 生大小相等、方向相反的補償(chang) 電流注入到電網中，實現瞬時諧波電流濾除。

圖1是有源濾波裝置治理諧波汙染的原理示意圖，其治理目標是要在電源側(ce) 得到隻含有50Hz正弦波的電流。其中I_L為(wei) 非線性負載電流，I_C為(wei) 有源濾波器發出的補償(chang) 電流，I_S為(wei) 電源側(ce) 總電流。有源濾波器投入前I_S等於(yu) I_L，圖2為(wei) 有源濾波器投入後TEK示波器記錄的三個(ge) 電流的波形，*上麵的是諧波含量豐(feng) 富的非線性負載電流I_L，中間是有源濾波裝置發出的補償(chang) 電流I_C，*下麵的是補償(chang) 後的諧波含量很小的總電流I_S。

圖1圖2

2.2.2技術難點

(1)海拔2500M、電壓等級為(wei) 10kV；要求有源設備突破常規設計，高壓設備常規1000M，常規電壓等級為(wei) 400V、690V。

(2)檢測信號多：根據現有的電氣係統進行信號檢測，檢測電流信號多且各種電流互感器變比不同，需要有源設備具有完善的全麵信號檢測係統，以保證完整信號的正確采取。

(3)電流互感器二次側(ce) 額定電流為(wei) 1A：要求信號處理係統的精確性和及時性，係統處理分析後能準確實時反應係統電流狀況，*大限度降低失真度。

(4)響應快速性：檢測信號的方法多樣性、距離遠，遠比低壓有源就近治理要求更高，這就要求響應速度更快。

(5)兩(liang) 段母線進線工作方式不確定性：兩(liang) 段母線有可能獨立工作、有可能並聯工作、有可能一段進線帶兩(liang) 段負荷。

(6)控製策略特殊性：PI控製和重複控製的複合控製策略，無靜差策略分析、雙閉環控製。

2.3應用效果說明

1)治理設備安裝(如圖3所示)

圖3

2)治理前後效果對比以製氫站為(wei) 例，主要諧波源為(wei) 三台整流變(2500kVA，10kV/0.22kV/0.22kV)，每段母線所需有源容量為(wei) 400A(折算到400V側(ce) )，治理前後主要次諧波電流對比見表1。

表1

圖4治理前諧波頻譜圖

圖5治理後諧波頻譜圖

3安科瑞APF有源濾波器產(chan) 品選型

3.1產(chan) 品特點

(1)DSP+FPGA控製方式，響應時間短，全數字控製算法，運行穩定；

(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(chang) 或特定次諧波進行補償(chang) ；

(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)模塊化設計，體(ti) 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參數設置和控製，使用方便，易於(yu) 操作和維護；

(6)輸出端加裝濾波裝置，降低高頻紋波對電力係統的影響；

(7)多機並聯，達到較高的電流輸出等級；

3.2型號說明

3.3尺寸說明

3.4產(chan) 品實物展示

ANAPF有源濾波器

4安科瑞智能電容器產(chan) 品選型

4.1產(chan) 品概述

AZC/AZCL係列智能電容器是應用於(yu) 0.4kV、50Hz低壓配電中用於(yu) 節省能源、降低線損、提高功率因數和電能質量的新一代無功補償(chang) 設備。它由智能測控單元，晶閘管複合開關(guan) 電路，線路保護單元，兩(liang) 台共補或一台分補低壓電力電容器構成。可替代常規由熔絲(si) 、複合開關(guan) 或機械式接觸器、熱繼電器、低壓電力電容器、指示燈等散件在櫃內(nei) 和櫃麵由導線連接而組成的自動無功補償(chang) 裝置。具有體(ti) 積更小，功耗更低，維護方便，使用壽命長，可靠性高的特點，適應現代電網對無功補償(chang) 的更高要求。

AZC/AZCL係列智能電容器采用定式LCD液晶顯示器，可顯示三相母線電壓、三相母線電流、三相功率因數、頻率、電容器路數及投切狀態、有功功率、無功功率、諧波電壓總畸變率、電容器溫度等。通過內(nei) 部晶閘管複合開關(guan) 電路，自動尋找適宜投入（切除）點，實現過零投切，具有過壓保護、缺相保護、過諧保護、過溫保護等保護功能。

4.2型號說明

AZC係列智能電容器選型：

AZCL係列智能電容器選型：

4.3產(chan) 品實物展示

AZC係列智能電容模塊AZCL係列智能電容模塊

安科瑞無功補償(chang) 裝置智能電容方案

5結論

針對多晶矽等高壓諧波治理工況，上海追日電氣公司的有源濾波器突破傳(chuan) 統無源濾波技術的局限，充分發揮了其濾波範圍廣、容量不受係統自然功率因數限製等特點，有效地解決(jue) 了供電係統中存在的諧波汙染問題，同時也達到了不向供電上級係統注入諧波電流的規範要求，實踐證明是非常有效的。

安科瑞侯文莉