为您的空调系统加装“智慧滤网”——ANAPF有源电力滤波器

安科瑞 王晶淼 Acrel-wjm

一、空调场景中的电能质量问题

在空调场景中，尤其是大型商用、工业用中央空调系统以及大量变频空调集中使用的场合（如数据中心、医院、工厂、大型商场），有源滤波器变得越来越重要，主要为了解决以下由空调系统运行带来的电能质量问题：

1、谐波污染：

来源： 现代空调的核心部件是变频器。变频器通过整流（通常是二极管或IGBT整流桥）将交流电变为直流电，再通过逆变将直流电变为频率可调的交流电驱动压缩机电机。这个整流过程（尤其是6脉冲整流）会产生大量的电流谐波，主要是5次、7次、11次、13次等奇次谐波。

危害：

增加线路损耗和发热： 谐波电流在电缆、变压器、开关等设备上产生额外的铜损和铁损，导致设备过热，降低效率，缩短寿命。

干扰敏感设备： 谐波会通过电网传导，干扰同一电网上的其他设备（如IT设备、医疗设备、控制系统）的正常运行，导致误动作、数据丢失或设备损坏。

导致电压畸变： 谐波电流流过系统阻抗（特别是变压器阻抗）时，会引起电压谐波畸变，影响所有连接设备的电压质量。

使保护装置误动作： 过高的谐波可能导致断路器、继电器等保护装置误判而跳闸。

降低系统容量： 谐波电流占用电缆和变压器的有效容量，相当于降低了系统的带载能力。

不符合电能质量标准： 各国/地区都有电能质量标准（如IEEE 519, GB/T 14549等），限制用户注入电网的谐波电流总量和电压畸变率。超标可能导致罚款或被要求整改。

2、低功率因数：

来源： 变频器的整流环节（特别是二极管整流桥）在轻载或特定工作点时，会从电网吸收滞后的无功电流，导致系统的位移功率因数降低。虽然变频器本身可能带有直流母线电容进行一定补偿，但在很多工况下，尤其是非满载运行时，系统整体的功率因数仍可能不理想。

危害：

增加线路损耗： 无功电流加大了线路上的电流有效值，导致额外的线路损耗。

占用变压器容量： 变压器需要同时提供有功功率和无功功率，低功率因数意味着变压器需要更大的容量来传输同样的有功功率。

增加电费支出： 许多地区的工业/商业电价结构包含“功率因数调整电费”。当功率因数低于规定值（通常0.9或0.95）时，用户需要额外缴纳电费；反之，高于规定值可能有奖励。低功率因数直接增加运营成本。

3、三相不平衡：

来源： 大型中央空调系统可能由多台压缩机、水泵、风机组成，如果负载分配不均或单相负载较多，会导致三相电流不平衡。

危害：

增加中性线电流： 不平衡负载会导致较大的中性线电流（主要是3次谐波及其倍数），可能使中性线过热甚至烧毁（尤其在旧式TN-S系统中）。

增加变压器和线路损耗： 不平衡运行会增加变压器和线路的损耗。

影响设备性能： 可能导致三相电机发热加剧、效率下降。

APF的作用： 有的有源滤波器除了滤除谐波、补偿无功外，还能检测三相不平衡电流，并主动注入补偿电流，使电网侧的三相电流趋于平衡。

二、为什么需要“有源”滤波器？

相对于传统的无源滤波器：

动态响应与适应性： 有源滤波器基于电力电子技术（IGBT）和快速数字控制（DSP）。它能实时检测电网中的谐波和无功电流分量，并瞬时生成与之大小相等、方向相反的补偿电流注入电网，实现准确抵消。空调负载（尤其是变频器）的谐波和无功分量是动态变化的（随压缩机频率、负载率变化），只有APF能跟踪这种变化。

治理多种谐波： 无源滤波器通常只能针对特定的几次谐波（如5次、7次）进行滤波，设计不当还可能引起谐振。APF可以同时滤除宽频谱范围内的多种谐波（通常2~50次甚至更高）。

多功能集成： APF可以同时补偿谐波、无功功率（提高功率因数）、以及三相不平衡，一机多用，节省空间和成本。

避免谐振风险： APF本身不会与电网阻抗发生谐振，而设计或应用不当的无源滤波器则可能引发危险的谐振，放大谐波。

灵活性： 安装位置相对灵活（通常并联在需要治理的负载母线侧），容量配置也相对灵活。

三、ANAPF有源电力滤波器

产品特点：

(1)DSP+FPGA控制方式，响应时间短，全数字控制算法，运行稳定；

(2)一机多能，既可补谐波，又可兼补无功，可对2～51次谐波进行全补偿或特定次谐波进行补偿；

(3)具有完善的桥臂过流保护、直流过压保护、装置过温保护功能；

(4)模块化设计，体积小，安装便利，方便扩容；

(5)采用7英寸大屏幕彩色触摸屏以实现参数设置和控制，使用方便，易于操作和维护；

(6)输出端加装滤波装置，降低高频纹波对电力系统的影响；

(7)多机并联，达到较高的电流输出等级；

产品实物展示：

系统架构：

审核编辑 黄宇