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YYDL-APF有源电力滤波装置(机架式)

产品品牌:永缘
YYDL-APF有源电力滤波装置
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1  关于本手册

在安装和操作有源电力滤波器(下简称YYDL-APF)前,应仔细地阅读本手册。手册中包含了有利于设备完好性能发挥、避免错误操作的必备信息。

以下的符号、术语及名称用于本操作安装手册。

2  YYDL-APF简介

我公司竭诚为用户解决电能质量问题,有源电力滤波器具备前所未有的滤波能力,能同时滤除2-50次谐波,滤波能力可高达97%以上,对阶跃变化的谐波完全补偿时间小于10msAPF可多台同时并联运行,完全适用于工业、民用领域各种情况,是非线性负载谐波治理的最佳解决方案。

2.1 YYDL-APF工作原理

2.1.1 YYDL-APF功能原理

滤波原理

YYDL-APF通过外部电流互感器实时采集电流信号,通过内部检测电路分离出其中的谐波部分,通过IGBT功率变换器产生与系统中的谐波大小相等相位相反的补偿电流,实现滤除谐波的功能。

YYDL-APF输出补偿电流根据系统的谐波量动态准确变化,因此不会出现过补偿的问题。另外,YYDL-APF内部有过载保护功能,当系统的谐波量大于滤波器容量时,装置可以自动限制在100%额定容量输出,不会发生过载。

无功补偿原理

用户可以通过参数设置,使APF在滤除谐波的同时进行动态无功补偿。

YYDL-APF根据系统的无功功率,通过IGBT功率变换器产生容性或感性的基波电流,实现动态无功补偿的目的,补偿目标值可以通过操作面板设定,不会出现过补偿,并且补偿平滑,不会产生对负载和电网的涌流冲击。

2.1.2 YYDL-APF内部控制原理

2-2 YYDL-APF内部控制原理图

如图2-2所示,隔离开关合闸后,为防止上电后电网对直流母线电容器的瞬间冲击,YYDL-APF首先通过软起电阻对直流母线的电容器充电,这个过程会持续几十秒。当母线电压Udc达到预定值后,主接触器闭合。直流电容作为储能器件,通过IGBT逆变器和内部电抗器向外输出补偿电流提供能量。YYDL-APF通过外部CT实时采集电流信号送至信号调理电路,然后再送至FPGA控制器。控制器将基波成分分离,提取出所有的谐波,将采集到的谐波成分和YYDL-APF已发出的补偿电流比较得到差值作为实时补偿信号输出到驱动电路,触发IGBT变换器将补偿谐波电流注入到电网中,实现滤除谐波的功能。

2.2 YYDL-APF的动态与稳态特性

YYDL-APF特别值得一提的是其优越的动态、稳态特性。下图显示了APF在负载发生变化时的动态特性与满载时的稳态特性。

2.3 YYDL-APF产品特性

1. 可同时滤除2~50次以下的谐波电流,满载时使电源侧电流畸变率THDI<3%,半载时THDI<4%;

2. 可以只滤波,也可同时滤波和补偿无功,并可设置功能的优先次序;

3. 采用滑动窗迭代DFT检测算法,计算速度快,瞬时响应时间小于0.1ms,装置补偿全响应时间小于10ms;

4. 采用独创的自适应电流平均值控制算法,使装置本身IGBT工作时产生的高频谐波频谱范围窄,输出电流畸变率<2.5%;

5. 三相负荷电流不平衡时,滤波器能够正常补偿且消除不平衡现象;

6. 采用可靠的限流控制环节,当系统中的谐波电流大于有源滤波器的装置容量时,滤波器能够自动限流在100%容量输出,维持正常工作,不会出现过载烧毁等故障。

7. 主电路开关器件采用国际著名品牌的IGBT,可靠性极高,结合独特的有源钳位技术,保证IGBT在任何极限情况下都不会发生过压炸管故障。

8. 主电路采用3H桥式三电平结构,输出波形质量高,开关损耗更低。

9. 采用高清晰7英寸触摸屏,操作方便,屏幕实时显示系统和装置运行参数,具有故障报警及追忆功能;

10. 输出滤波采用LCL结构,不仅使APF补偿时IGBT高频开关产生的高次谐波不会注入电网,补偿效果更好,而且适应于任何现场电网系统阻抗,不会发生谐振,保证装置安全;

11. 采用Xilinx公司的军工级FPGA进行集中控制。FPGA时钟频率最高可到200MHz,内部有84个硬件DSP单元,DSP并行运行,运算速率远高于单个DSP控制方式,通信延迟小,响应速度更快,且烧结程序后FPGA等同于硬件电路,不需要调用程序,抗干扰能力强,不会出现程序跑飞的故障。

12. 可以实现12台装置并联且只使用一个FPGA控制器集中控制,将补偿电流平均分配给每台装置,提高各装置的使用效率。由于不存在多个控制器之间的通信,有效的避免了通信延迟以及外部信号干扰,增强了APF的补偿性能,提高了系统的可靠性;

13. 有源滤波器输入端装有可靠的雷击浪涌保护装置,在雷电波发生时,保护装置起到保护作用,不损坏设备。有源滤波器自身的控制装置也设置了防浪涌的措施,通过抗干扰试验。

3安装简介

本章介绍YYDL-APF及其相关设备的选位和布线时所必须考虑的相关要求。

由于每个场地都有其特殊性,本章并不介绍详细的安装步骤,而只为安装人员提供指导性的一般安装步骤及方法,有安装人员根据场地具体情况处理。

3.1初检

安装YYDL-APF前,首先应进行如下检查:

1.目检APF外部和内部是否存在运输损坏。如有损坏,请立即通报承运商。

2.核对产品标签,确认设备的正确性。设备侧壁贴有设备标签,标签上标明了YYDL-APF型号、容量及主要参数。

3.2选位

3.2.1 YYDL-APF安装位置

YYDL-APF设计为室内安装,应安装在清洁的环境中,并且应通风良好,以保证环境温度满足产品规格要求。

系列YYDL-APF由内部风扇提供强制风冷,冷风通过YYDL-APF机柜前面的风栅进入YYDL-APF内部,并通过YYDL-APF后部的风栅排出热风。请勿阻塞通风孔。

注:YYDL-APF仅适用于安装在混凝土或其它非易燃安装表面。YYDL-APF可选择机架安装方式、平面安装方式及壁挂式安装方式。

3.2.2存储

如果无需马上对YYDL-APF进行安装,必须将APF存储于室内,避免过湿或温度过高的环境。

3.3安装环境

YYDL-APF机箱为模块化设计,便于设备的定位和短途搬运。

为了延长使用寿命,APF位置的选择应保证:

1.接线方便

2.有足够的操作空间

3.通风良好,以满足散热要求

4.周围无腐蚀性气体

5.无过湿和高温源

6.非多尘环境

7.符合消防要求

YYDL-APF机箱进线端有电源端子和CT输入接线端子。YYDL-APF前面板设计有操作控制面板提供基本运行状态和告警信息显示。

YYDL-APF机架式安装方式前面提供进风口,后面提供出风口;壁挂式安装方式提供下进风口,上出风口。

3.4装置的搬运

为了方便日常运行时对APF内的电源端子进行紧固,除满足当地规定外,YYDL-APF进线端应保留足够空间,以方便维护人员进行线缆的接入。线缆接好后应留有至少150mm的空间以保持通风的顺畅。

3.6外部保护器件

必须在壁挂式APF系统外部交流电源输入处安装断路器或其它保护器件。本章为合格安装工程师提供一般性指导。合格安装工程师应了解有关待安装设备的当地接线规定相关知识。

3.7功率电缆

选用电缆时,应遵照电气相关规定(详见4.4外部进线电缆规格),并考虑环境条件。


4安装与电气连接

4.1安装条件

4.2 YYDL-APF安装图

4.2.1机架式有源滤波器模块

4.2.3 机架式有源滤波器


4.4 外部电流互感器接线终端X端子

序号

名称

备注

1

A相CT+

x-1(ln:AIS+)

2

B相CT+

x-2(ln:BIS+)

3

C相CT+

x-3(ln:CIS+)

4

A相CT-

x-4(ln:AIS-)

5

B相CT-

x-5(ln:BIS-)

6

C相CT-

x-6(ln:CIS-)

4.3选配件安装

4.3.1塑壳断路器及浪涌保护器

壁挂式有源滤波器需用户在进线处另外配置塑壳断路器及浪涌保护器。

4.3.2外部采样CT

 

4-11 CT接法1


接法2需用电源侧CT信号减去电容器处CT信号后送入APF,防止电容器投切产生的电流冲击对有源滤波器运行的影响。


电流互感器使用列规

三个外部电流互感器必须正确连接到APF上。

电流互感器安装在滤波器的系统侧,负载侧的系统应由用户提出

表4.5 外部CT规格

选件

型号

备注

外接CT组件

由客户选择

电流变比可以从75/5-5000/5间随意选择,鉴于AD采样精度的影响,过大的CT变化(如50A机型的CT>4000/5)不适用于单机或者CT副边并联接法的并机系统。

4.6互感

参数

规格

额定副边电流

5A

额定原边电流

原边电流必须要以最大电流有效值为基准选择

(例如:起动电流800A用电流互感器1000A : 5A

精度等级

0.5以上

额定负载(VA)

2.5以上

1) 单台APF运行时电流互感器的接线

正确流,流互电流正确

图4-13 单台APF运行器接线

2)多台APF模块并联运行时电流互感器的接线

通过最多12APF模块的并联运行可加大补偿电流值。多台APF共用一套电流互感器。

】:APF装置的电气部分的安装必须由经过培训的合格工程师依据“电工法则”进行,严禁其他人员违规进行安装,本手册只介绍安装的基本内容,具体安装细节请参考电工规范。

1CT电缆选用2.5mm2屏蔽双绞线RVSP2×2.5(线长L<15m),CT电缆选用4mm2屏蔽双绞线RVSP2×4(线长15<L<30m)。

2、若CT电流的流向为从P1→P2,S1+S2为 —;反之S1为 —,S2+

4.4外部进线电缆规格

三相四线APF至负载的中线电缆要求是两倍于进线电缆(否则中线可能会发热导致危险)。

  各电流等级下的APF进线电缆如下表:

APF电流

50A

100A

150A

200A

250A

300A

350A

电缆(mm2)

16

35

50

95

120

150

185


5用户界面

5.1用户界面结构

本章主要介绍APF用户界面的功能组成及各项用户操作信息。

APF用户界面位于柜体操作面板上,用户通过触摸显示屏可以进行相关操作。

              

5-1  用户界面正视图

用户界面背部常用端口有DC电源端口,以及RS232/RS485通讯端口如下图5-2所示。

                              5-2    用户界面背视图

                   

显示屏背部常用端口

序号

端口名称

1

DC控制器电源

2

COMRS232;RS485

3

USB1:主口,USB1.1兼容

4

USB2:从口,用于下载工程

5.2用户界面功能

通过用户界面用户可对APF进行相关操作。用户界面主要包括以下功能:

1、装置开机/装置关机

通过用户界面显示屏上的菜单选项,可以实现APF的开机/关机操作。

2、特征参数的监测、分析与记录

显示系统电压、系统电流波形及数据,功率因数,装置温度等信息。

3、装置的初始设置

APF的初始化包括多方面的内容,比如设定APF补偿模式,外部系统CT变比,补偿谐波次数及大小等。

4、监测系统电能质量、模块运行状态以及事件记录

APF装置显示系统电网波形数据,监测各模块的运行情况。事件记录可以反映系统故障信息。

5、关于装置的信息

可以显示装置本身的产品信息,比如装置容量、运行方式、产品序列号等信息。

5.3主菜单选项

如图5-1所示,用户界面的操作主要包括以下四项菜单选项:

状态查询:查询系统运行状态,如电压、电流、功率模块状态等。

关于装置:显示装置及版本信息。

参数设置:设置装置运行参数,如外部系统CT变比等。

查看事件:显示装置运行中发生的事件信息,如电压异常等。

用户通过触摸菜单选项可进行相应的操作,下面分别就各菜单选项进行操作说明。

5.4状态查询

主菜单的“状态查询”菜单下,有三个子菜单选项

1、电压电流:显示电网电压、电网电流、系统功率因数、装置电流等

2、模块:显示功率单元模块ABC母线电压及补偿电流,显示功率单元模块ABC的散热片温度

3、谐波:显示功率单元模块ABC的版本号及散热片温度

5.4.1电压电流

点击主菜单下的“状态查询”选项,默认进入“电压电流”菜单选项,如图5-3所示。

                         图5-3状态查询—电压电流

APF并联接入配电系统,控制器内部PT对主电源接入点进行电压采样,外部系统CT进行系统电流采样,装置CT进行装置电流采样(APF补偿电流),控制器得到以上采样值计算得到如下参数。

电网电压:APF接入点的线电压,即电网线电压。

电网电流:APF外部系统互感器所采样的电流,包括装置电流及负载电流。

装置电流:装置ABC三相补偿电流。

负载电流:负载ABC三相电流。

系统有功:系统ABC三相有功功率。

系统无功:系统ABC三相无功功率。

系统功率:系统ABC三相的功率因数。

负载有功:负载ABC三相有功功率。

负载无功:负载ABC三相无功功率。

负载功因:负载ABC三相的功率因数。

5.4.2模块

点击主菜单下的“模块”选项,进入图5-4所示界面。

                           图5-4状态查询—模块

控制器可对APF柜的12路并联模块进行Vbus(母线电容直流电压)采样和il(单元模块补偿电流)采样。400V APF开机前Vbus310V左右,开机后Vbus可稳定在380V。控制器可对APF柜的12路并联模块进行版本号及温度查询。版本是指模块程序版本号,温度指单元模块ABC三相散热片温度,模块正常运行采样温度不会超过60℃。

5.4.3谐波

主菜单的“谐波”菜单下,有九个子菜单选项:

                       图5-5状态查询—谐波

电网电压各次谐波:显示ABC三相电网电压各次谐波值

电网电流各次谐波:显示ABC三相电网电流各次谐波值

负载电流各次谐波:显示ABC三相电网电压各次谐波值

主菜单:返回主菜单

5.5关于装置

界面可对用户密码进行管理。

                                   图5-6关于装置

用户登录:可输入密码。密码分为:高级密码和用户两种等级。其中“高级密码”为工程调试人员使用,不对用户开放。用户密码为:2015;

工程调试人员首次调试APF时会设置对应的参数,调试完成后,用户只需进行开关机操作。

5.6参数设置

主菜单的“参数设置”菜单下,有三个子菜单选项。

补偿参数设置:用户常规参数设置。

其他参数设置:用户常规参数设置。

分次谐波限幅设置:APF 1-50次基波无功补偿及谐波滤除限幅值设置。

                           5-7参数设置

5.6.1补偿参数设置

用户在输入了正确的密码后,可执行“用户参数设置”的相关操作。

l网侧CT:工程人员根据实际电流互感器变比进行设定。点选输入实际CT变比,点击保存,如不保存则断电后则CT变比恢复为前次设置值或默认值。

【注】电流互感器接在系统电源侧,测量APF与负荷的总电流,APF做闭环补偿。

补偿模式:APF补偿模式分为:无功优先、谐波优先。无功优先模式是以功率因数为补偿目标,APF优先补偿无功电流,剩余容量补偿谐波电流。谐波优先模式是APF优先补偿谐波电流,剩余容量补偿无功电流。

注: APF的补偿模式,应由专业的调试工程师设置。

目标功因:设定期望的电网侧目标功率因数。

5.6.3分次谐波限幅设置

谐波限幅设置1APF 1-50次基波无功补偿及谐波滤除限幅值设置。

图5-8参数设置-分次谐波限幅设置

5.7查看事件

主菜单下,有三个子菜单选项,如图5-9所示。

实时报警:显示APF装置当前状态下的故障或者警告。

历史警告:显示APF装置以前发生的警告。

清除报警:清除历史报警。

切换报警:当前报警与全部发生的报警相切换。

图5-9查看事件

6技术数据

APF

3线

4线

额定补偿电流

50A-350A

50A-350A

电源输入

工作电压(V

400V-20% ~ +15%

690V-20% ~ +15%

400V-20% ~ +15%

工作频率(Hz

50/60

50/60

性能指标

滤波能力

THDi<3%(额定)

THDi<3%(额定)

滤波范围

2~50次谐波,消除全部指定谐波

2~50次谐波,消除全部指定谐波

单次谐波补偿率调整

可对每次谐波的补偿电流限值

可对每次谐波的补偿电流限值

瞬时响应时间

<100us

<100us

全响应时间

<10ms

<10ms

有功功率损耗

<3%(额定)

<3%(额定)

校正三相不平衡

无功补偿功能

有,可设定功率因数

有,可设定功率因数

过载保护

自动限流在100%额定输出

自动限流在100%额定输出

开关频率

21.6KHz

21.6KHz

显示与操作

显示界面

7英寸触摸屏

7英寸触摸屏

显示状态

电流和电压等电网参数

电流和电压等电网参数

通讯

Modbus,RS485,RS232

Modbus,RS485,RS232

产品配置

安装方式

壁挂、机柜

壁挂、机柜

并机运行

可12台并机

可12台并机

环境条件

环境温度

-10℃~45℃

-10℃~45℃

储存环境

-40℃~65℃

-40℃~65℃

相对湿度

最大95%,无凝露

最大95%,无凝露

海拔高度

1000米以下

1000米以下


7常见故障一览表

序号

故障报警类型

建议

1

市电相序异常

(1)确保控制器采样信号板排线插好

(2)调换任意两根相线即可(注意同时调整对应电流采样CT!)

2

市电频率异常

电网可能有波动,待故障消除后装置可自动恢复工作

3

市电电压过高

电网可能有波动,待故障消除后装置可自动恢复工作

4

市电电压过低

电网可能有波动,待故障消除后装置可自动恢复工作

5

功率模块直流电压过高

请关机5分钟后重新开机即可

6

通讯异常

请检查光纤是否松动

7

系统时钟工作异常

请在“参数设置”页面重置时间

8

温度过高

(1) 待温度正常后装置可自动恢复工作

(2) 请检查通风系统是否通畅

9

参数存储器工作异常

请在“参数设置”页面重置参数并保存

10

系统启动超时

请检查软起电阻、接触器

 

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