HTAF有源電力濾波器由指令電流運算電路和補償電流發(fā)生電路兩個主要部分組成。指令電流運算電路實時監(jiān)視線路中的電流，并將模擬電流信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，送入高速數(shù)字信號處理器（DSP）對信號進行處理，將諧波與基波分離，得到指令電流，并通過電流跟蹤控制電路和驅(qū)動電路，以脈寬調(diào)制（PWM）信號形式向補償電流發(fā)生電路送出驅(qū)動脈沖，驅(qū)動IGBT或IPM功率模塊，生成與諧波電流幅值相等、極性相反的補償電流注入電網(wǎng)，對諧波電流進行補償或抵消，主動消除電力諧波，從而實現(xiàn)對電力諧波的動態(tài)、快速、徹底治理。
        HTAF有源電力濾波器還可以根據(jù)需要提供基波無功補償電流，實現(xiàn)動態(tài)無功補償，改善電網(wǎng)的功率因數(shù)。

        HTAF工作原理框圖

        HTAF濾波原理示意圖

        HTAF系列產(chǎn)品主要特點：
        并聯(lián)接入，便于安裝與維護；
        可濾除2至50次諧波；
        諧波濾除率可達95%以上；
        主動濾波，濾波效果不受電網(wǎng)阻抗影響； 
        動態(tài)實時跟蹤補償，響應速度快；
        自動抑制過載，且無共振危險；
        可同時補償諧波與無功；
        無高頻紋波電流干擾；
        可以多模塊并聯(lián)運行；
        工作效率高，電能損耗低；
        多重保護功能，確保系統(tǒng)運行安全可靠；
        數(shù)字化控制，中文液晶顯示；
        故障自診斷功能，歷史事件紀錄功能；
        RS485接口，標準MODBUS通訊協(xié)議，計算機遠程監(jiān)控功能。
       主要技術指標：
        項  目             指    標
        單機額定補償電流    400V/50A-200A, 690V/30A-120A
        單機額定補償容量   33kVar — 133 kVar
        電源電壓          三相380V/690V±15%
        電源頻率          50/60 Hz±2%
        濾除諧波次數(shù)       2～50次
        濾波效率           ≥95%
        響應時間           ≤20 ms
        功率損耗           ≤3% 額定補償容量
        音頻噪聲           ≤65 dB
        保護功能 電壓異常保護；自動過載限制；系統(tǒng)故障保護；系統(tǒng)過熱保護
        外形尺寸 mm       800×1000×2200標準GGD機柜
        儲存溫度           -40～55 ℃
        工作溫度           -10～40 ℃
        相對濕度           ≤95%，不結(jié)露
        海拔高度           ≤2000m，更高海拔可降額使用
        執(zhí)行標準：
        GB/T3797-2005電氣控制設備
        GB/T3859-1993半導體變流器應用導則
        GB/T14549-1993電能質(zhì)量 公用電網(wǎng)諧波
        應用方案及產(chǎn)品選型：
        （1）方案確定
        針對不同的項目，首先做參數(shù)設計或現(xiàn)場諧波測量，確定是否需要安裝有源電力濾波器，然后根據(jù)系統(tǒng)情況設計補償方式，確定補償容量，最終制定出完善的諧波治理方案。
        （2）補償方式
        可以根據(jù)負載和配電系統(tǒng)實際情況，以及需要的補償效果，靈活選擇不同的補償方式，達到濾波效果和投資的最優(yōu)化設計.按照HTAF安裝位置的不同,可以提供整體補償、部分補償和局部補償三種方式。另外，HTAF系列產(chǎn)品也可以安裝在整體補償位置，采取限流輸出的方式，實現(xiàn)部分補償。
        

        （3）容量確定
        針對不同的項目，山大華天首先派專業(yè)的工程師到用戶現(xiàn)場對配電系統(tǒng)進行現(xiàn)場測量，獲得第一手數(shù)據(jù)，然后根據(jù)現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)出具電能質(zhì)量分析報告，針對不同的現(xiàn)場情況，提供最優(yōu)的設計方案。
        HTAF系列源電流檢測型有源濾波器：
        源電流檢測適合于通訊、精密電子等對電能質(zhì)量要求相當嚴格的場合，如移動通訊、電信、醫(yī)院和實驗室等場合。
        HTAF系列源電流檢測型濾波器補償電流經(jīng)多階LC濾波，電流紋波系數(shù)極小，輻射小，徹底解決了常規(guī)有源電力濾波器由于IGBT載波頻率產(chǎn)生的高次諧波注入電網(wǎng)，對電網(wǎng)造成的2次污染。特別適合于如電信、移動通訊、數(shù)字信號傳輸、實驗室等對電磁干擾限制特別嚴格的通訊和精密電子設備。
        通訊設備中的UPS、開關電源、醫(yī)院的醫(yī)療設備、實驗室的精密電子設備，都有可能產(chǎn)生諧波，對于此類設備產(chǎn)生的諧波，采取常規(guī)有源電力濾波器也可以濾除。但是，由于常規(guī)濾波器在濾波的同時，會將其PWM載波脈沖產(chǎn)生的高頻電磁干擾注入電網(wǎng)，造成2次污染。HTAF源電流檢測系列有源電力濾波器對補償電流采用多階LC濾波，電流紋波系數(shù)極小，徹底解決了有源濾波器對電網(wǎng)的2次污染問題。
        經(jīng)過常規(guī)有源電力濾波器濾波后的源電流中含有較明顯的高頻紋波電流，而經(jīng)HTAF源電流檢測型有源電力濾波器濾波后的源電流波形中基本沒有高頻紋波。
        源電流檢測型有源濾波器并機接線拓撲圖：

        HTAF系列負載電流檢測型有源濾波器：
        負載電流檢測方式非常適合于工業(yè)大容量負載（及商業(yè)建筑，如石化、冶金、軋鋼、電池等行業(yè)。），HTAF負載電流檢測系列有源濾波器適用于帶有中性線或不帶中性線的電網(wǎng)系統(tǒng)，可以濾除非零序各次諧波，進行無功補償。
        HTAF系列負載電流檢測型有源電力濾波器直接檢測非線性負載的電流，實時跟蹤負載諧波電流進行補償，補償電流穩(wěn)定，勻流特性好，非常適合于多臺并機，可以同時10臺并機，并聯(lián)運行的多臺濾波器之間不會相互影響。另外，小容量的設計小巧，可以直接安裝在配電系統(tǒng)的末端，進行就地補償，達到最好的補償效果。
        工業(yè)現(xiàn)場的負載變化多樣，HTAF負載電流檢測型有源電力濾波器，可以不必對現(xiàn)場的電網(wǎng)進行測量分析，直接安裝使用，當負載的諧波電流超過濾波器的補償能力時，濾波器自動將補償電流限制在最大輸出電流范圍內(nèi)，實現(xiàn)對諧波的部分補償，不會因為過載而停機；如果想提高補償效果，可以多臺直接并機。
        負載電流檢測型有源濾波器并機接線拓撲圖：

        HTAF三相三線制系列：
        三相三線制系列適合于工業(yè)大容量負載的有源濾波器，HTAF三相三線制有源濾波器連接于電網(wǎng)三相之間，適用于帶有中性線或不帶中性線的電網(wǎng)系統(tǒng)，可以濾除非零序諧波、進行無功補償和相不平衡補償。
        適用于整流器、變頻器、大型UPS、電弧爐、中頻爐、三相充電機、直流調(diào)速等工業(yè)大容量三相非線性負載。
        HTAF系列三相三線制濾波器具有超強的濾波能力，能同時濾除2-50次諧波，瞬時響應時間小于0.5ms，完全響應時間小于20ms，可10臺同時并聯(lián)運行，并聯(lián)運行的多臺濾波器之間不會相互影響，適合于工業(yè)領域各種情況的應用，是工業(yè)三相大容量非線性負載諧波治理的最佳方案。
        工業(yè)現(xiàn)場大量使用的主要為三相整流類非線性負載，其產(chǎn)生的諧波主要為5、7、11和13次。
        HTAF三相四線制系列：
        三相四線制系列適合于商業(yè)建筑的有源濾波器，HTAF三相四線制有源濾波器連接于電網(wǎng)三相和中線之間，適用于帶有中性線的電網(wǎng)系統(tǒng)，可以同時濾除流過相線和零線的諧波，包括零序諧波，進行無功補償。
        適合于節(jié)能燈、日光燈、電腦、小型UPS、電梯、變頻空調(diào)、復印機、打印機等商業(yè)建筑中大量使用的引起中線發(fā)熱的單相非線性負載和三相不平衡非線性負載。
        HTAF系列三相四線制濾波器可以徹底濾除三相不平衡非線性負載產(chǎn)生的三次諧波，并消除由于三次諧波引起的中線電流，能同時濾除2-50次諧波，瞬時響應時間小于0.5ms，完全響應時間小于20ms，可10臺同時并聯(lián)運行，并聯(lián)運行的多臺濾波器之間不會相互影響，產(chǎn)品設有符合現(xiàn)場總線的通訊接口，能方便的嵌入樓宇自動化系統(tǒng)。
        商業(yè)建筑中大量使用的單相或三相不對稱負載，如日光燈、電腦、小型UPS、電梯、變頻空調(diào)、復印機、打印機等，這些負載產(chǎn)生大量的三次諧波，導致供電系統(tǒng)的中線電流過大，造成供電故障，甚至火災。
        三相四線制HTAF有源電力濾波器不但可以有效的濾除供電系統(tǒng)的三次諧波，同時還可以徹底濾除其他高次諧波。
        安裝接線：
        HTAF 3L-□□/□□□AS接線圖：

        HTAF 3L-□□/□□□AL接線圖：

        HTAF 4L-□□/□□□AS接線圖：

        HTAF 4L-□□/□□□AL接線圖：

        有源電力濾波器與無源濾波器的對比：
        序號 項  目 無源電力濾波器 有源電力濾波器
        1 工作原理 由LC等被動元件組成，將其設計為某頻率下極低阻抗，對相應頻率諧波電流進行分流，其行為模式為提供被動式諧波電流旁路通道. 由電力電子元件和DSP等構(gòu)成的電能變換設備，檢測負載諧波電流并主動提供對應的補償電流，補償后的源電流幾乎為純正弦波，其行為模式為主動式電流源輸出.
        2 諧波處理能力 只能濾除固定次數(shù)的諧波. 可動態(tài)濾除各次諧波.
        3 系統(tǒng)阻抗變化的影響 受系統(tǒng)阻抗影響嚴重，存在諧波放大和共振的危險. 不受影響.
        4 頻率變化的影響 諧振點偏移，效果降低. 不受影響.
        5 負載量增加的影響 可能超載而損壞. 無損壞之危險，諧波量大于補償能力時,僅發(fā)生補償效果不足而已.
        6 負載變化對諧波補償效果的影響 隨著負載的變化而變化. 不受負載變化影響.
        7 設備造價 較低 較高
        規(guī)格系列與型號命名：

        基本型號： 4位，HTAF-華天有源電力濾波器
        補償方式： 2位，3L：三相三線制，4L：三相四線制
        電壓等級： 2位，0.4：0.4kV，0.6：0.66kV 或 0.69kV
        補償電流： 3-4位： 50A，100A，150A，200A
        電流檢測方式： 1位，S：源電流檢測，L：負載電流檢測
        工廠代號： 1位，主要用于工廠生產(chǎn)識別，訂貨時可以不填。
        實際案例：
        某電池廠諧波治理結(jié)果：
        為驗證某電池廠配電系統(tǒng)諧波治理效果，山大華天工程師對該電池廠低壓配電室1#變壓器總進線濾波器工作前后的電能質(zhì)量和工作狀況進行了現(xiàn)場測量，并在低壓總進線處安裝電度計量表進行計量比較,取得了較為全面的運行數(shù)據(jù)。
        通過對濾波器運行前后測得數(shù)據(jù)的分析認為，濾波器安裝后，濾除了配電系統(tǒng)系統(tǒng)中的絕大多數(shù)諧波，避免了系統(tǒng)諧振，提高了功率因數(shù)，降低了設備損耗，提高了系統(tǒng)的可靠性。
        1#配電變壓器總進線濾波前后效果對比：

        1#配電變壓器總進線濾波前后測量結(jié)果評價：
        1）濾波器運行后，電壓和電流波形明顯改善；
        2）濾波器運行后，電壓和電流諧波明顯降低，電壓諧波由原來的6.9%降到2.6%，電流諧波由原來的44.8%降到11.9%；
        3）濾波器運行后，功率因數(shù)由原來的0.81提高到0.85，（此功率因數(shù)的提高忽略了有源濾波器無功補償部分獲得的提高，因為從功率和電能表上看，濾波器運行前后，基波功率因數(shù)基本相同）；
        4）濾波器運行后，電壓和電流的峰值因數(shù)都有所降低，峰值因數(shù)的降低，減小了設備的電氣應力，有利于提高設備的使用壽命；
        諧波治理效果與效益分析：
        設備正常運行后，功率因數(shù)基本不變，高壓側(cè)的電流由原來的45A降到40A，降幅為10％左右，按照以上結(jié)果計算，節(jié)電率應當為10%左右(由于功率因數(shù)不變,電流減小,因此,減小的實際為有功功率)；為了進一步驗證節(jié)電效果，在低壓側(cè)總進線柜安裝了電度表，將其測量結(jié)果與1＃變壓器高壓進線電度表比較,用于測量濾波器運行前后，變壓器的節(jié)電量，從兩只電度表測量結(jié)果計算，變壓器每天節(jié)電128度左右，節(jié)電功率為128／24＝5.35。
        節(jié)能效果分析：
        按照原來現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)分析，安裝有源濾波器后，平均視在功率可降低20%左右，并產(chǎn)生明顯節(jié)電效果。
        其中：如果電壓諧波被完全抑制，可降低主變壓器鐵損
        PL1 ≈ (1.9+2.4)×30% = 1.3kW
        可降低充電機變壓器附加鐵損
        PL2 ≈ 53×30% = 15.9kW
        可降低主變器負載損耗
        PL3 ≈ 12×(650/1894)2×9= 12.7kW
        以及諧波導致的其它損耗的降低
        PL4 ≈ 650×235×3×2% = 9.2kW
        諧波被完全抑制后，可降低損耗總量為
        PL總 ≈ 1.3 + 15.9 + 12.7 + 9.2 = 39.1kW
        按照以上計算，諧波被完全抑制后，可降低變壓器總損耗為
        PL變≈1.3kW＋12.7kW＝14KW。
        設備實際投運后，諧波電壓基本得到抑制，因此，濾波器安裝后，諧波電壓導致的鐵損與計算值應當相當；按照原來的分析，諧波電流為650A，因此導致的主變壓負載電流額外損耗為12.7kW，此值為理想值，也就是諧波得到完全治理后的節(jié)電量，但是實際裝機容量為400A，按照此諧波電流計算，濾波后主變壓器減少的負載損耗應為
        PL3 ≈ 12×(400/1894)2×9= 4.81kW
        則修正后的變壓器理論節(jié)電功率為
        1.3+4.81=6.11KW
        安裝濾波后減少雜散損耗理論值為
        PL4 ≈ 400×235×3×2% = 5.66kW
        實測的的變壓器節(jié)電功率（5.35KW）小于修正后的理論節(jié)電功率，主要原因是由于新增充電機后，鐵損的功耗增加所致。
        與以上結(jié)果分析得出，濾波后，變壓器降低的鐵損與理論計算值基本相同，但諧波電流由于沒有完全濾除，因此與原預測有出入，按照實際裝機容量計算，濾波器按轉(zhuǎn)后，節(jié)省的總電能為
        PL總 ≈ 1.3 + 15.9 + 4.81 + 5.66 = 27.66kW
        按照變壓器實測的節(jié)電功率計算
        PL總 ≈ 5.35 + 15.9+ 5.66 = 26.91kW
        按照平均有功功率為700KW計算，實際節(jié)電率為
        26.91／700≈3.84％
        以上計算值比從高壓側(cè)觀察電流節(jié)約的少，主要原因一是有另外加裝一套充電機柜后，電壓諧波進一步惡化，導致的充電變壓器和主變壓器的鐵損按照電壓諧波的平方成正比增加，諧波電壓濾除后，損耗進一步降低；二是因為充電機充放電過程的不可預知性；三是可能在高壓側(cè)對于電流和功率因數(shù)觀察的誤差造成的誤差。因此，從以上分析，濾波器安裝后，基本達到了預期的節(jié)電效果。
        按照以上分析計算，每年的節(jié)電量為
        26.91*24*365*0.9=212158KWh