1  引言

  近jin些xie年nian，隨sui著zhe我wo國guo海hai洋yang事shi業ye的de蓬peng勃bo發fa展zhan，海hai上shang平ping台tai規gui模mo不bu斷duan擴kuo大da
，大da型xing多duo功gong能neng商shang業ye和he工gong程cheng船chuan舶bo以yi及ji海hai上shang鑽zuan采cai平ping台tai的de功gong能neng越yue來lai越yue豐feng富fu，電dian站zhan裝zhuang機ji容rong量liang越yue來lai越yue大da

，以yi大da功gong率lv變bian頻pin裝zhuang置zhi驅qu動dong的de電dian動dong機ji所suo占zhan比bi例li也ye越yue來lai越yue高gao。交jiao流liu變bian頻pin驅qu動dong中zhong變bian頻pin器qi的de廣guang泛fan應ying用yong給gei海hai洋yang事shi業ye帶dai來lai了le巨ju大da的de收shou益yi的de同tong時shi

，也ye帶dai來lai嚴yan重zhong的de諧xie波bo汙wu染ran。

2  諧波的危害

  在(zai)采(cai)用(yong)電(dian)力(li)電(dian)子(zi)器(qi)件(jian)實(shi)現(xian)變(bian)頻(pin)調(tiao)速(su)的(de)過(guo)程(cheng)中(zhong)，由(you)於(yu)電(dian)力(li)半(ban)導(dao)體(ti)器(qi)件(jian)的(de)開(kai)關(guan)特(te)性(xing)，在(zai)其(qi)輸(shu)入(ru)和(he)輸(shu)出(chu)側(ce)的(de)電(dian)壓(ya)和(he)電(dian)流(liu)中(zhong)都(dou)會(hui)出(chu)現(xian)波(bo)形(xing)畸(ji)變(bian)，從(cong)而(er)產(chan)生(sheng)了(le)大(da)量(liang)的(de)諧(xie)波(bo)。諧(xie)波(bo)汙(wu)染(ran)大(da)大(da)增(zeng)加(jia)了(le)電(dian)網(wang)中(zhong)發(fa)生(sheng)局(ju)部(bu)的(de)並(bing)聯(lian)或(huo)者(zhe)串(chuan)聯(lian)諧(xie)振(zhen)的(de)可(ke)能(neng)，使(shi)諧(xie)波(bo)電(dian)流(liu)放(fang)大(da)幾(ji)倍(bei)甚(shen)至(zhi)幾(ji)十(shi)倍(bei)，產(chan)生(sheng)過(guo)電(dian)壓(ya)或(huo)過(guo)電(dian)流(liu)，對(dui)繼(ji)電(dian)保(bao)護(hu)、計算機、測量和計量儀器以及通信係統等都有不利的影響。大量諧波的存在，不僅使船舶發電
、輸電和用電設備的效率降低，而且會使電氣設備過熱
，並導致絕緣老化、使用壽命縮短；shenzhihaihuiduichuanbodianlixitongzhongdejidianbaohuhedianliceliangdengshebeidailaiyanzhongyingxiang


，yinqiwudongzuohejujuedongzuo，jiangdijidianbaohuhezidongkongzhizhuangzhidekekaoxing。

  近幾年諧波畸變所引起的海上平台變壓器過熱、儀表數據波動、dianrongqiguozaisunhuaidengxianxiangyirijianyinqixiangguangongzuozhedeguanzhuhejingjiao
，xiebofenxiheyizhichengweihaishangpingtaidianlixitongshejishisuobixukaolvdezhongyaoketi。renmenyeyuelaiyueyishidaobingzhubushishiduiyuxiebodezhiligongzuo，jinjinianjianzaotouyongdedaxingchuanbohehaishangzuancaipingtaizaishejichushijiucaiyongzengjialvboqidengxiebozhilicuoshi，duiyuzaoniantouyongdechuanbohehaishangzuancaipingtai
，youyutouyongshijianjiu，qijianjingliguobutongchengdudegaizaoyijishebei、電(dian)纜(lan)等(deng)均(jun)有(you)不(bu)同(tong)程(cheng)度(du)的(de)老(lao)化(hua)，諧(xie)波(bo)治(zhi)理(li)將(jiang)更(geng)為(wei)複(fu)雜(za)。因(yin)此(ci)，采(cai)用(yong)現(xian)有(you)成(cheng)熟(shu)可(ke)靠(kao)的(de)技(ji)術(shu)和(he)設(she)備(bei)解(jie)決(jue)船(chuan)舶(bo)和(he)海(hai)上(shang)鑽(zuan)采(cai)平(ping)台(tai)諧(xie)波(bo)問(wen)題(ti)尤(you)為(wei)重(zhong)要(yao)。

3  諧波的治理

3.1  治理方式

  解決電力電子裝置產生的諧波汙染和低功率因數問題
，不外乎兩種途徑：一種是裝設補償裝置
，如有源濾波器
、無功功率補償器等，設法對諧波進行抑製和對無功進行補償；另ling一yi種zhong是shi對dui電dian力li電dian子zi裝zhuang置zhi本ben身shen進jin行xing改gai進jin，使shi其qi不bu產chan生sheng諧xie波bo，或huo者zhe少shao產chan生sheng諧xie波bo，也ye不bu消xiao耗hao無wu功gong功gong率lv，或huo根gen據ju需xu要yao對dui其qi功gong率lv因yin數shu進jin行xing調tiao節jie。後hou一yi種zhong方fang法fa需xu要yao對dui現xian有you電dian力li電dian子zi裝zhuang置zhi進jin行xing大da規gui模mo更geng新xin
，投tou入ru成cheng本ben較jiao大da
，並bing且qie隻zhi適shi用yong於yu作zuo為wei主zhu要yao諧xie波bo源yuan的de電dian力li電dian子zi裝zhuang置zhi，因yin此ci有you一yi定ding的de局ju限xian性xing。而er前qian一yi種zhong方fang法fa則ze適shi用yong於yu各ge種zhong諧xie波bo源yuan和he低di功gong率lv因yin數shu設she備bei，並bing且qie方fang法fa簡jian單dan，已yi得de到dao廣guang泛fan應ying用yong。

  傳統的補償無功功率和諧波的主要手段是設置無功補償電容器和LClvboqi，zheliangzhongfangfajiegoujiandan，jikeyiyizhixiebo
，youkeyibuchangwugonggonglv
，yizhibeiguangfanyingyong。danzhezhongfangfadezhuyaoquedianshibuchangtexingshoudianwangzukangheyunxingzhuangtaiyingxiang，yihexitongfashengbinglianxiezhen
，ciwai，cizhongbuchangfangfasunhaoda，youzhinengbuchanggudingpinlvdexiebo
，nanyiduibianhuadewugonggonglvhexiebojinxingyouxiaodedongtaibuchang。ersuizhedianlixitongdefazhan，duiwugonggonglvhexiebojinxingkuaisudongtaibuchangdexuqiuyuelaiyueda。muqiandequshishicaiyongdianlidianzizhuangzhijinxingxiebobuchang，jicaiyongyouyuanlvboqi（Active Power Filter
，APF）。

3.2  有源濾波器的優勢

有源濾波器的主要優點有：

(1)有源濾波裝置是一個高阻抗電流源，它的接入對係統阻抗不會產生影響
，因此此類裝置適合係列化、規模化生產。

(2)當電網結構發生變化時裝置受電網阻抗的影響不大，不存在與電網阻抗發生諧波的危險，同時還能抑製串並聯諧振。

(3)原理上比PPF更為優越，用同一台裝置可同時補償多次諧波電流和非整流倍次的諧波電流，完成各次諧波的治理。

(4)實現動態補償，可對頻率和大小均變化的諧波及變化的無功功率進行補償，對補償對象的變化有極快的響應速度。

(5)由於裝置本身能完成輸出限製

，當線路中的諧波電流突然增大時有源濾波器不會發生過載，並且能正常發揮作用，不需要與係統斷開。

(6)具備多種補償功能，可以對無功功率和負序進行補償。

(7)諧波補償特性不受電網頻率變化的影響。

(8)可以對多個諧波源進行集中治理。

3.3  ANAPF係列有源電力濾波裝置

  安科瑞公司ANAPF係列有源電力濾波裝置作為一種用於動態抑製諧波

、補償無功的新型電力電子裝置，它能夠對大小和頻率都變化的諧波以及變化的無功進行補償，可克服LClvboqidengchuantongdexieboyizhihewugongbuchangfangfadequedian，shixianledongtaigenzongbuchang
，shixiebozhilihewugongbuchangdezuijiaxuanze，shiquebaohaishangpingtaidianlixitongwendingyunxingdeyoulibaozhang。

3.3.1  工作原理

  ANAPF係列有源電力濾波裝置，以並聯的方式接入電網，通過實時檢測負載的諧波和無功分量，采用PWM變流技術，從變流器中產生一個和當前諧波分量和無功分量對應的反向分量並實時注入電力係統
，從而實現諧波治理和無功補償。（見圖1）

3.3.2  技術參數

 控製器模塊APFMC-C100

主要由：DSP（數字信號處理器）
、FPGA邏輯器件、AD信號采樣電路、DI/DO輸入輸出控製電路
、PWM波形控製電路、RS485通訊電路等組成，主要用來完成電壓、電流等信號的采集和處理、指令電流的計算
、開關電路的生成
、PWM信號的輸出、係統對外通訊與係統保護等功能。控製係統是有源濾波器的核心，它決定了有源電力濾波器係統的主要性能和指標。

 變流器模塊APFCOV

其核心是儲能電容和IGBT模塊。變流器的作用主要是將電網的電壓經IGBT功(gong)率(lv)模(mo)塊(kuai)整(zheng)流(liu)後(hou)為(wei)儲(chu)能(neng)電(dian)容(rong)充(chong)電(dian)，使(shi)母(mu)線(xian)電(dian)壓(ya)維(wei)持(chi)在(zai)某(mou)個(ge)穩(wen)定(ding)的(de)值(zhi)
，在(zai)這(zhe)個(ge)過(guo)程(cheng)中(zhong)變(bian)流(liu)器(qi)主(zhu)要(yao)工(gong)作(zuo)在(zai)整(zheng)流(liu)狀(zhuang)態(tai)，當(dang)主(zhu)電(dian)路(lu)產(chan)生(sheng)補(bu)償(chang)電(dian)流(liu)時(shi)

，變(bian)流(liu)器(qi)又(you)工(gong)作(zuo)在(zai)逆(ni)變(bian)狀(zhuang)態(tai)。考(kao)慮(lv)到(dao)產(chan)品(pin)是(shi)在(zai)電(dian)網(wang)中(zhong)長(chang)時(shi)間(jian)運(yun)行(xing)的(de)
，因(yin)此(ci)直(zhi)流(liu)支(zhi)撐(cheng)電(dian)容(rong)采(cai)用(yong)薄(bo)膜(mo)電(dian)容(rong)，功(gong)率(lv)模(mo)塊(kuai)采(cai)用(yong)德(de)國(guo)原(yuan)裝(zhuang)產(chan)品(pin)
，以(yi)確(que)保(bao)整(zheng)機(ji)質(zhi)量(liang)。變(bian)流(liu)器(qi)的(de)選(xuan)擇(ze)根(gen)據(ju)補(bu)償(chang)電(dian)流(liu)的(de)大(da)小(xiao)而(er)有(you)所(suo)不(bu)同(tong)。

 電抗器模塊APF-RE.DG、APF-RE.SDG

APF電抗器起濾波作用
，濾除APF發出的電網不需要的諧波。電抗器可分為單相和三相，電流從15A到200A等多種規格。

 人機操作界麵APF-HMI

APF櫃在工作時，係統可以監測其網側電流、APF橋臂電流以及負載側電流，用戶可以通過HMI來對APF的運行模式進行設置，對於運行中出現的問題
，可以產生對應的事件記錄。HMI就是我司針對電力係統，工礦企業，公用設施,智能大廈的電力監控需求而設計的一種智能儀表，它采用高亮度TFT-LCD彩屏顯示界麵
，通過麵板按鍵來實現參數設置和控製
，集成全部電力參數的測量、全麵的電能計量和考核管理、多種電力質量參數的分析。

 配套的電流采樣互感器AKH-0.66-K

3.3.4  技術優勢

 DSP+FPGA全數字控製方式
，具有極快的響應時間

；

 先進的主電路拓撲和控製算法
，精度更高、運行更穩定
；

 一機多能
，既可補諧波，又可兼補無功；

 模塊化設計，便於生產調試；

 便利的並聯設計
，方便擴容；

 具有完善的橋臂過流
、保護功能；

 使用方便，易於操作和維護。

3.3.5  有源濾波器報價及元件清單

4  ANAPF有源電力濾波裝置的應用實例

5  結論
    近年來變頻器因為其驅動電動機係統節能明顯、調(tiao)節(jie)方(fang)便(bian)等(deng)特(te)點(dian)在(zai)海(hai)洋(yang)平(ping)台(tai)電(dian)力(li)係(xi)統(tong)中(zhong)得(de)以(yi)越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)的(de)應(ying)用(yong)，但(dan)同(tong)時(shi)因(yin)為(wei)它(ta)非(fei)線(xian)性(xing)的(de)工(gong)作(zuo)方(fang)式(shi)產(chan)生(sheng)的(de)高(gao)次(ci)諧(xie)波(bo)給(gei)海(hai)洋(yang)平(ping)台(tai)電(dian)網(wang)係(xi)統(tong)帶(dai)來(lai)了(le)一(yi)定(ding)的(de)影(ying)響(xiang)
，對(dui)其(qi)他(ta)電(dian)氣(qi)設(she)備(bei)造(zao)成(cheng)損(sun)害(hai)，其(qi)危(wei)害(hai)已(yi)不(bu)可(ke)忽(hu)視(shi)，因(yin)此(ci)帶(dai)來(lai)了(le)海(hai)洋(yang)平(ping)台(tai)電(dian)力(li)係(xi)統(tong)諧(xie)波(bo)分(fen)析(xi)的(de)必(bi)要(yao)性(xing)和(he)諧(xie)波(bo)治(zhi)理(li)的(de)緊(jin)迫(po)性(xing)。ANAPF係列有you源yuan電dian力li濾lv波bo器qi是shi一yi種zhong特te別bie適shi合he艦jian船chuan及ji鑽zuan采cai等deng海hai上shang平ping台tai諧xie波bo治zhi理li的de優you秀xiu方fang案an。它ta的de使shi用yong，較jiao好hao地di抑yi製zhi了le電dian網wang中zhong的de諧xie波bo汙wu染ran，極ji大da地di改gai善shan了le電dian網wang的de電dian能neng質zhi量liang

，滿man足zu了le各ge設she備bei的de運yun行xing及jiGJB151A中CE101項的指標要求
，具有較好的推廣應用價值。

參考文獻

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