工业智能制造进程中电能质量的支撑性作用探究

随着我国工业化水平的不断提高，工业企业电气化水平也随之提升，同时具有非线性的负荷也日益增多，比如现代工业企业中的电动机、传动装置几乎都采用晶闸管等换流设备，另外电弧炉、变频装置、荧光灯、计算机正被推广使用。工业企业中产生的谐波主要就是这些具有非线性伏安特性输配电设备和用电设备的运行中的产生的。正是这种非线性关系产生的谐波，使电能质量下降，影响企业用电设备的安全和经济运行，增加对通信等系统的干扰。所以，我们把谐波视为对电力系统的“污染”和“公害”。谐波对电力系统的电磁环境的污染将危害电力系统本身及广大电力客户，危害面十分广泛。因此，从减少其对各种电气设备和环境的危害等方面出发，治理和消除工业企业中的谐波电流，对改善供电质量和确保电力系统安全经济运行是必要的。

常规电能质量产品的设计理念：

1、器件集成、板载设计，模块体积小、功能强大、外型美观。

2、小容量功率器件开关频率高，三电平拓补结构。

3、功率密度高、成本低、标准化产品，批量生产。

常规有源滤波器的设计缺陷：

1、三电平模块设计，可供三电平模块应用的IGBT管有两种型号，一种是F3L150R07w2e3系列，容量有75A、100A，150A，另一种是F3L300R07PE4系列，容量有200A，300A。

50A有源滤波器一般选择100A的IGBT，150A有源滤波器选择300A的IGBT，预留的峰值系数仅仅两倍，现场限流输出或过流报警频繁，输出容量达不到设计值，不宜在大容量、大冲击及峰值系数高的现场应用；

2、板载设计，提高开关频率，尽可能降低电感容量，系统稳定性差；

3、控制器采样许多不再增加隔离，直接用电阻分压或分流器采集电流，难于抵抗复杂现场干扰；

4、预充电主接触器选择板载继电器，容量小，耐冲击弱；

5、LCL设计余量很小，采用有源阻尼或小容量的无源阻尼，C支路电流余量小，电压畸变率高易烧毁；

6、模块采用轴流小风机横式出风，整柜的前、后柜门开大量出进风孔，不能做防尘防护，导电粉尘难以处理，散热条件差；

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工业有源滤波器设计理念:

1、功率器件容量选择性大，峰值系数一般选择3倍-4倍，设备可满载运行；

2、高电压畸变率下正常运行；

3、注重防尘、散热；

4、耐冲击、抗干扰性强、满载输出；

5、电压采样隔离，改进锁相算法，可准确锁定电压过零点；

6、LCL采取大容量阻尼电阻及电容，阻尼电阻单相可到600W，吸收余量大；

7、模块采用立式结构设计，选择离心大容量风机，除散热器及电感外，其余均不在风道里面，模块底部进风，顶部出风；

8、整柜的前、后门板下部开进风孔，加防尘百叶窗，顶部采用离心大容量风机抽风，绝缘散热好，防尘效果好；

9、模块体积大，可放置容量较大的电感，可在较大冲击下稳定运行；

10、三相三线设计，DQ瞬时无功功率提取算法，同样条件下，设备响应速度更快；

工业有源滤波器设计缺陷：

1、模块体积大，整柜并机容量小。

2、IGBT等核心器件选择余量大，成本稍高。