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產品概述
杜馬希研發的有源濾波器作為電能質量治理產品，綜合了電力電子、數字控制、數字信號處理等技術，具有較高技術含量。該產品核心由電力電子變流電路和諧波檢測算法兩部分構成。電力電子變流電路的關鍵是拓撲結構的選擇和實現。
有源電力濾波器中傳統拓撲結構為兩電平拓撲，其特點是交流側端口電壓只輸出高低兩個電平(以變流器直流側中點為參考點)。另有一類新型的拓撲結構為三電平拓撲其特點是交流側端口電 壓輸出高低零三個電平(以變流器直流側中點為參考點)。比較兩電平和三電平拓撲，兩電平的優勢在于控制算法相對比較簡單，容易實現，缺點在于變流器開關器件承受的電壓較高，應力較大，損耗較大，而且輸出波形中高頻諧波成分較高，給開關次濾波器的設計帶來了困難，而且導致磁性元器件上損耗較大。而三電平的方案較好地解決了兩電平方案的這些問題系統效率可以獲得明顯的提升，其代價就是控制算法相對比較復雜，而且要求使用多的開關器件(但由于單個開關器件承受的電壓減半，單個器件成本下降，因此三電平方案不會明顯增加系統成本)。
我(wo)們(men)的(de)(de)有源濾波器正常(chang)工作時可發揮如下功能: 消除非線性負(fu)載所產生(sheng)的(de)(de)諧波電流、補償(chang)落后性負(fu)載的(de)(de)無功、 操作成(cheng)虛擬電阻(zu)，避(bi)免諧振破(po)壞。
有源(yuan)濾波(bo)(bo)(bo)(bo)器(qi)是用電流(liu)(liu)(liu)互感器(qi)采(cai)集(ji)直流(liu)(liu)(liu)線(xian)(xian)路上(shang)的(de)(de)電流(liu)(liu)(liu)，經采(cai)樣將所(suo)得(de)的(de)(de)電流(liu)(liu)(liu)信(xin)號(hao)進行(xing)諧(xie)(xie)(xie)波(bo)(bo)(bo)(bo)分(fen)(fen)離算法的(de)(de)處(chu)理，得(de)到諧(xie)(xie)(xie)波(bo)(bo)(bo)(bo)參考信(xin)號(hao)作為(wei)的(de)(de)調(diao)制(zhi)(zhi)信(xin)號(hao)與三(san)角波(bo)(bo)(bo)(bo)相(xiang)比，從而得(de)到開關信(xin)號(hao)，用此開關信(xin)號(hao)去(qu)控制(zhi)(zhi)單相(xiang)橋，根據(ju)技(ji)術原理，將上(shang)下橋臂(bei)的(de)(de)開關信(xin)號(hao)反接(jie)，就可(ke)得(de)到與線(xian)(xian)上(shang)諧(xie)(xie)(xie)波(bo)(bo)(bo)(bo)信(xin)號(hao)大小相(xiang)等、方向相(xiang)反的(de)(de)諧(xie)(xie)(xie)波(bo)(bo)(bo)(bo)電流(liu)(liu)(liu)，將線(xian)(xian)上(shang)的(de)(de)諧(xie)(xie)(xie)波(bo)(bo)(bo)(bo)電流(liu)(liu)(liu)抵消掉。這是前(qian)饋控制(zhi)(zhi)部分(fen)(fen)。再(zai)將有源(yuan)濾波(bo)(bo)(bo)(bo)器(qi)接(jie)入點后的(de)(de)線(xian)(xian)上(shang)電流(liu)(liu)(liu)的(de)(de)諧(xie)(xie)(xie)波(bo)(bo)(bo)(bo)分(fen)(fen)量反饋回來，作為(wei)調(diao)節器(qi)的(de)(de)輸入，調(diao)整前(qian)饋控制(zhi)(zhi)的(de)(de)誤(wu)差。
◆ 三電平逆變電路；
◆ 模塊化設計;
◆ 諧波、無功及不平衡負載三種補償模式；
◆ >97%工作效率，損耗小;
◆ 小體積、壁掛/機架創新安裝方式，節省空間；
◆ 3DSP+CPLD 全數字控制方法；
◆ 2--61 次諧波同時補償，并且可指定補償次數
◆ 快速 FFT 及瞬時無功兩種算法模式
◆ 多(duo)功能功能液晶監(jian)控系統，并(bing)具 PC 端增強軟件。
◆ 諧波電流濾波器--其主要功能為吸收高頻諧波電流和小額定量無功補償。
◆ 緩啟動電磁接觸器組--以抑制直流電容器組充電時可能引發的沖擊電流。
◆ 高頻電感電容器組--作為電能轉換器與電力系統間的電力傳輸介面元件，同時對落后性功 因負載提供無功補償能力。
◆ IGBT 電能轉換器--主要功能在將電力系統所提供的能量換成諧波補償電流源，回饋至電 力系統上，降低諧波的功能。
◆ 直流(liu)電(dian)(dian)容器(qi)組--將來自電(dian)(dian)力系統的(de)能量儲存在該電(dian)(dian)容器(qi)組上。
諧波能力
有源濾波器是動態濾除諧波電流的產品，其技術優點是濾波效果好、有效濾除高次諧波、抑制諧振，所以，濾波能力是有源濾波器產品的關鍵參數。我們的有源濾波器可以濾除2次一61次諧波電流并且針對61次以內的諧波電流，可在同一時刻內濾除完成。并且可對系統61次以內的諧波電流定制選擇濾波，此項技術有兩個優點:
一、針對諧波電流容量特別大的系統，可以使用杜馬希有源濾波器和無源濾波器組 成混合濾波器，用無源濾波器濾除大容量、穩定的低次諧波電流，用有源濾波器濾除變化復雜的高次諧波電流及抑制諧波電流發生諧振;
二、針對系統的諧波電流頻率分布特點進行定制選擇濾除，確保在固定的容量內獲得好的濾波效果及系統穩定性。
同時，有源濾(lv)波(bo)器也(ye)是(shi)大(da)功率電力電子產品，產品的(de)(de)工作效(xiao)率(即運行損耗)與電能需(xu)求(qiu)緊密相關。杜馬(ma)希(xi)有源濾(lv)波(bo)器采(cai)用(yong)了(le)三(san)電平逆(ni)變電路(lu)方(fang)案(an)，降低(di)了(le)內部 IGBT 損耗，系統(tong)效(xiao)率獲得明顯(xian)的(de)(de)提(ti)升，這(zhe)樣雖然控制算法相對比(bi)較復雜(za)，但是(shi)杜馬(ma)希(xi)電氣有源濾(lv)波(bo)器工作效(xiao)率穩定(ding)為97%，比(bi)常(chang)規工作效(xiao)率為 95%的(de)(de)有源濾(lv)波(bo)器高 2%。
控制系統
有源濾波器是采用動態補償諧波電流技術，用軟件算法完成對諧波電流的檢測、分析及補償的全動作，軟件算法燒錄在 DSP(CPU)。對比常規有源濾波器的雙DSP控制系統，我們的有源濾波器采用了3DSP+CPLD的多CPU控制系統。在這個多 CPU系統中，CPLD為主處理 器，3 顆CPU為協處理器。CPLD主要任務為控制3顆CPU同時啟動數據采樣、同步處理數據、 控制逆變電流、產生PWM時序等任務。每顆CPU承擔一相諧波電流的檢測任務，并將檢測結果 發送給CPLD處理。使用多CPU并聯工作的系統，主要有以下兩個優點:
(1)可以成倍提高計算速度，即成倍提高諧波補償速度; (2) CPU 數量增加可以使用的軟件算法的數據量大。
有源濾波器的典型算法包括兩種:快速傅里葉分解(FFT)和瞬時無功兩種算法模式，這兩種算法的優缺點都很明顯。基于 FFT 的數字分析法的核心思想是如何從電流中提取基波分量和諧 波分量。其原理是將一個周期的信號通過FFT分解，得到各次諧波的幅值和相位。這種方法的優點在于可得到各次諧波的幅值和相位，可以自由選擇需要補償的諧波次數和補償比例。其主要缺點是需要一個周期的采樣數據，才能算出各次諧波的含量。而且需要對誤差信號進行重構，運算復雜，延時較大。另一方面，這種諧波提取方法是建立在傅立葉分析基礎上的，因此要求被補償的波形是周期變化的，否則會帶來較大的誤差，這也限制了產品的使用范圍。基于瞬時功率理論的檢測方法的核心思想就是利用系統中電壓和電流的關系來提取電流中的諧波分量。這種諧波檢測方法在只檢測無功電流時，可以無延時。檢測諧波電流時，因被檢測諧波的構成和采用的濾波器不同，存在一定的延時，但是這個延時不會超過一個工頻周期。然而，瞬時功率理論 是基于三相平衡系統提出來的。現有的理論在三相四線制系統中時，無法對三相電流進行獨立檢測和控制。
以上兩種(zhong)均是(shi)有源濾波(bo)器的(de)(de)(de)(de)主流(liu)(liu)算(suan)法，目(mu)前(qian)采用(yong)快速傅立(li)葉(xie)(xie)分(fen)解(jie)的(de)(de)(de)(de)廠(chang)家占多數。得益于杜馬(ma)希電氣的(de)(de)(de)(de)3DSP+CPLD多CPU并聯支持數據(ju)(ju)量的(de)(de)(de)(de)硬件系統(tong)和在諧(xie)波(bo)電流(liu)(liu)檢測方法的(de)(de)(de)(de)一(yi)種(zhong)技(ji)術(shu)，杜馬(ma)希電氣有源濾波(bo)器可(ke)同時(shi)(shi)支持快速傅立(li)葉(xie)(xie)分(fen)解(jie)和瞬時(shi)(shi)無功兩種(zhong)算(suan)法，我(wo)們的(de)(de)(de)(de)工(gong)程(cheng)師在為用(yong) 戶做現場調試(shi)機(ji)器時(shi)(shi)，使用(yong)兩種(zhong)算(suan)法分(fen)別檢測實際濾波(bo)效果(guo)，根(gen)據(ju)(ju)實際情況采取濾波(bo)效果(guo)好的(de)(de)(de)(de)算(suan)法。
高穩定可靠、高管理效率、高工程效率
杜(du)馬(ma)希的(de)有(you)源(yuan)(yuan)濾(lv)(lv)波(bo)器(qi)優(you)(you)勢在于它(ta)是模(mo)塊(kuai)(kuai)化產品，與常(chang)規(gui)兩電平(ping)有(you)源(yuan)(yuan)濾(lv)(lv)波(bo)器(qi)對比， 具有(you)穩定可(ke)靠、高(gao)管(guan)理效(xiao)(xiao)率(lv)、高(gao)工(gong)程(cheng)效(xiao)(xiao)率(lv)的(de)優(you)(you)點。我(wo)們(men)的(de)典型(xing)有(you)源(yuan)(yuan)濾(lv)(lv)波(bo)器(qi)模(mo)塊(kuai)(kuai)容量為(wei)：25A，50A，75A，100A，150A以多(duo)有(you)源(yuan)(yuan)濾(lv)(lv)波(bo)模(mo)塊(kuai)(kuai)構(gou)建有(you)源(yuan)(yuan)濾(lv)(lv)波(bo)系統(tong)，假如(ru)有(you)一個模(mo)塊(kuai)(kuai)發生(sheng)故障(zhang)(zhang)，其余模(mo)塊(kuai)(kuai)保持正常(chang)運行，減少系統(tong)單故障(zhang)(zhang)點，體現高(gao)穩定性的(de)優(you)(you)點;系統(tong)模(mo)塊(kuai)(kuai)發生(sheng)故障(zhang)(zhang)，直接(jie)更換有(you)源(yuan)(yuan)濾(lv)(lv)波(bo)模(mo)塊(kuai)(kuai)，其余模(mo)塊(kuai)(kuai)正常(chang)運行支持用戶(hu)濾(lv)(lv)波(bo)需求(qiu)，很(hen)大(da)程(cheng)度減少因故障(zhang)(zhang)引起無法滿足用戶(hu)濾(lv)(lv)波(bo)需求(qiu)的(de)損失，體現高(gao)管(guan)理效(xiao)(xiao)率(lv)優(you)(you)點：我(wo)們(men)的(de)各種(zhong)諧波(bo)補償(chang)容量的(de)模(mo)塊(kuai)(kuai)化有(you)源(yuan)(yuan)濾(lv)(lv)波(bo)器(qi)，重量僅為(wei)16kg -40kg，人工(gong)即可(ke)搬(ban)動(dong)實施安裝，無需吊車、叉車等工(gong)程(cheng)機械，模(mo)塊(kuai)(kuai)容量覆蓋廣(guang)闊(kuo)，靈活(huo)組合配置系統(tong)容量，具有(you)壁掛(gua)式(shi)和機架(jia)式(shi)兩種(zhong)安裝方式(shi)，體現高(gao)工(gong)程(cheng)效(xiao)(xiao)率(lv)的(de)優(you)(you)點。且基(ji)于三電平(ping)逆變電路技術(shu)，內部開(kai)關等元器(qi)件體積較常(chang)用有(you)緣(yuan)濾(lv)(lv)波(bo)器(qi)的(de)要(yao)小，整機體積小，能很(hen)好(hao)的(de)利用空間資源(yuan)(yuan)。
人機(ji)交換信息
人機交互信息是有源濾波器的重要功能，人機交互信息是用戶了解系統濾波效果、機器運行狀態的載體。杜馬希電氣人機交互信息包括兩部分:有源濾波器自帶的液晶前臺監控系統和 PC 端增強 軟件。監控系統除了讀取常規的濾波前后的電壓、電流、諧波電流畸變(THDi)數據，我們的有源濾波器監控系統還具備讀取濾波前后的各次諧波頻譜對照、波形對照圖形功能，使用戶直觀了解有源濾波器的濾波效果。
除了前臺監控系統，我們的有源濾波器還可通過 PC 端增強軟件，在電腦顯示系統的濾波信息和機器運行狀態，用尸可獲得清晰的人機交互信息。杜馬希電氣是提供 PC 端增強軟件的有源濾波器廠家。
杜馬希有源電力濾波器可應用于工業、商業和機關團體的配電網中，如：電力系統、電解電鍍企業、水處理設備、石化企業、大型商場及辦公大樓、精密電子企業、機場/港口的供電系統、醫療機構等。根據應用對象不同，DMS-HMP型有源電力濾波器的應用將起到保障供電可靠性、降低干擾、提高產品質量、增長設備壽命減少設備損壞等作用。
◆ 通信行業
為了滿足大規模數據中心機房的運行需要，通信配電系統中的UPS使用容量在大幅上升。據調查，通信低壓配電系統主要的諧波源設備為UPS、開關電源、變頻空調等。其產生的諧波含量都高，且這些諧波源設備的位移功率因數高。通過使用有源濾波器可以提高通信系統及配電系統的穩定性，延長通信設備及電力設備的使用壽命，并且使配電系統符合諧波環境的設計規范。
◆ 半導體行業
大多數半導體行業的3次諧波很嚴重，主要是由于企業中使用了大量的單相整流設備。3次諧波屬于零序諧波，具備在中性線匯集的特點，導致中性線壓力過大，甚至出現打火現象，存在著很大的生產隱患。諧波還會造成斷路器跳閘，耽誤生產時間。3次諧波在變壓器內形成環流，加速了變壓器的老化。嚴重的諧波污染對配電系統中的設備使用效率和壽命造成影響。
◆ 石化行業
由于生產的需要，石化行業中存在著大量泵類負載，并且不少泵類負載都配有變頻器。變頻器的大量應用使石化行業配電系統中的諧波含量大大增加。目前絕大部分變頻器整流環節都是應用6脈沖將交流轉化為直流，因此產生的諧波以5次、7次、11次為主。其主要危害表現為對電力設備的危害及在計量方面的偏差。使用有源濾波器可以很好地解決這方面的問題。
◆ 化纖行業
為大幅提高熔化率、提高玻璃的熔化質量，以及延長爐齡、節省能源，在化纖行業常用到電助熔加熱設備，借助電極把電直接送入燃料加熱的玻璃池窯中。這些設備會產生大量的諧波，且三相諧波的頻譜和幅值差別比較大。
◆ 鋼鐵/中頻加熱行業
鋼鐵業中常用到的中頻爐、軋機、電弧爐等設備都會對電網的電能質量產生重大的影響，使電容補償柜過載保護動作頻繁、變壓器和供電線路發熱嚴重、熔斷器頻繁熔斷等，甚至引起電壓跌落、閃變。
◆ 汽車制造業
焊機是汽車制造業中不可少的設備，由于焊機具有隨機性、快速性及沖擊性的特點，使大量使用焊機造成嚴重的電能質量問題，造成焊接質量不穩、自動化程度高的機器人由于電壓不穩而不能工作，無功補償系統無法正常使用等情況。
◆ 直流電機諧波治理
大型直流電機場所都需要先通過整流設備將交流電轉換為直流電，由于此類工程的負載容量都較大，因此在交流側存在嚴重的諧波污染，造成電壓畸變，嚴重時會引起事故。
◆ 自動化生產線和精密設備的使用
在自動化生產線和精密設備場合，諧波會影響到其正常使用，使智能控制系統、PLC系統等出現故障。
◆ 醫院系統
醫院對供電的連續性和可靠性有嚴格的要求，0類場所自動恢復供電時間T≤15S，1類場所自動恢復供電時間0.5S≤T≤15S， 2類場所自動恢復供電時間T≤0.5S，電壓總諧波畸變率THDu≤3%，X光機、CT機、核磁共振都是諧波含量高的負載。
◆ 劇場/體育館
可控硅調光系(xi)統(tong)、大(da)型LED設備(bei)等都是諧(xie)(xie)波源，在(zai)運行過程中會(hui)產生大(da)量的三次諧(xie)(xie)波，不但造(zao)成(cheng)配電系(xi)統(tong)的電力設備(bei)效率低下，而且還會(hui)造(zao)成(cheng)燈光頻閃，對(dui)通信、有線電視等微弱電回(hui)路產生雜音(yin)，甚至產生故障
DMS-TSC-AMC100-4L-JL 有源濾(lv)波(bo)器
