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有源电力滤波装置LEAPF

目前配电网中的负载大部分为非线性负载，如整流器、变频器、UPS、电梯、空调、节能灯、家用电器等。这些非线性负载会产生大量谐波电流并注入电网中，使电压波形产生畸变，对电网和所有后端用户产生严重的危害。

乐盛科技LEAPF有源电力滤波装置，技术于2003年在清华大学电力系统国家重点实验室研制成功，用于治理电网谐波污染、改善电能质量，从而保障供电可靠性、降低干扰、提高产品质量、增长设备寿命减少设备损坏。LEAPF响应速度快，具备连续补偿和动态跟踪补偿能力，谐波滤除率高，与传统的电容器型设备相比不会与电网发生谐振，是国内有源滤波领域最先进的产品之一，而且还能有效抑制电网本身的谐振，同时根据设定可兼顾无功补偿和三相平衡。LEAPF产品广泛应用于国内配网谐波治理领域。

LEAPF产品根据结构形式分为整柜式LEAPF-G系列和模块式LEAPF-M系列，根据电压等级、应用范围、配置的不同，又分别细分为-I重工业型、-A增强型、-B标准型3种类型。可覆盖各种应用领域，满足不同的用户需求。

LEAPF-G I

LEAPF-M I

重工业型

仅用于200~750V的工业场合，只有三相三线制类型

LEAPF-G A

LEAPF-M A

增强型

高端配置，更优性能，产品设计及器件选型的标准参照国外著名厂家的产品，偏重于工业和高端商业、公共事业场合

LEAPF-G B

LEAPF-M B

标准型

标准配置，优越性能，用于要求不高的工业场合以及一般的商业和民用场合

2、型号说明

3、工作原理

LEAPF通过测量电路进行检波，进而控制系统的数字信号处理器根据电流参考信号计算得出对逆变器的PWM控制脉冲，并通过控制电路驱动逆变桥的电子开关器件（IGBT），从而控制自身工作电流与负荷电流的谐波分量大小相同、方向相反，使得系统电流为纯净的正弦波

4、典型应用领域

序号	行业	主要谐波设备
1	IDC行业	UPS、HVDC、精密空调、开关电源、照明
2	汽车制造、造船厂	淬火机床、变频器、电焊机、自动化生产线、数控加工中心
3	石油（气）开采	井队钻井设备、变频拖动的抽油机、转油站、注水站、联合站
4	化工	变频器、中频炉、直流电机、自动化生产线、变频风机、变频水泵
5	军工	中频炉、铸造、锻造、精密加工、实验仪器、数据中心、计算机
6	新能源、半导体	单晶炉、多晶炉、蓝宝石炉、石英坩埚、切片机、数控机床
7	影剧院、体育馆	可控硅调光、大屏幕、开关电源、照明、电梯、音响系统、空调
8	商业综合体、酒店	中央空调、变频风机、照明、电梯、大型LED显示屏、各种办公设备
9	办公楼宇、科技园	照明、各种办公设备、开关电源、空调、电梯
10	医院	精密医疗设备、UPS、照明、各种办公设备、空调
11	科研机构、学校	实验设备、计算机、投影仪、照明、空调
12	轨道交通	UPS、变频器、开关电源、照明
13	电动汽车充电站	充电机、充电桩
14	冶金	电弧炉、电热炉、中频炉、热轧机、冷轧机、电解、电镀等
15	港口、矿山、机械	电铲、升降机、门吊、电焊机、变频器等
16	橡胶	密炼机、挤出机、成型机、硫化机
17	纺织、服装	变频器（倍捻机、包覆机、倒丝机等）、各种检测设备、电动缝纫机
18	烟草	变频器
19	造纸	碎浆机、超压机、切纸机、数控机床、照明、空调
20	自来水厂、污水处理	变频水泵、变频风机
21	电力	火电厂的变频电机、光伏电站、风电厂、直流供电系统

5 、LEAPF的突出优势

专心专业	乐盛科技有源滤波技术，2003年在清华大学电力系统国家重点实验室研制成功，经过逾10年的不断改进，在控制技术和产品质量上均处国内领先水平
自适应控制	攻克了APF参数自适应的问题，CT、PT测量出现偏差、连接电抗器等器件参数出现较大偏差情况下，设备仍良好工作
延时控制	采样延时、控制延时导致的电流幅值、相位偏差可导致谐波放大，危及系统安全。经过5年持续研究，实现对各种延时的最优补偿与控制，领先国内外同行。
并机时各单元独立控制	并联数量不受限制（考虑到485通讯，受限为最多126个并联）。可不同容量的设备并联工作（需要同一电压等级）。单个模块故障不影响其它模块工作。
安全可靠	具备软件限幅、软件保护、硬件保护三级应急保护功能，确保设备的安全和用电系统安全。
结构优化	模块式设计，独立风道，整机空间优化布局，模块和整机都做到标准化设计和生产
应用广泛	专心致力于有源滤波产品研发、生产与应用逾10年，逾千套产品在不同的应用场合经受了长期的考验，产品性能优良，运行稳定。

6、功能特点

滤除电流谐波	可高效滤除负荷电流中2~50次的各次谐波，该产品真正做到自适应跟踪补偿，可以自动识别负荷整体变化及负荷谐波含量的变化而迅速跟踪补偿，50us响应负荷变化，10ms实现完全跟踪补偿。
改善系统不平衡状况	可完全消除因谐波引起的系统不平衡、基波的无功和有功不平衡。
无级差的动态无功补偿	可消除容性和感性无功，无级差补偿，响应速度<20ms。
抑制电网谐振	不与电网发生谐振并可以有效抑制电网自身的谐振。这是无源滤波装置无法做到的。
经济运行模式	充分考虑运行的经济性，可在负荷较轻时自动退出运行。
多种保护功能	具备过流、过压、欠压、温度过高、测量电路故障、雷击等多种保护功能
全数字式操作	具备友好的人机接口，使得操作简便，易于使用和维护。
可扩展性	可根据需求进行功能扩展，如应用GPRS无线通讯，扩展为远程监测及远程控制。

7、技术参数

型号系列	LEAPF-GI / MI	LEAPF-GA / MA	LEAPF-GB / MB
电压等级	200~750V AC	400~690V AC	400V AC
适用系统	三相三线	三相三线/三相四线	三相三线/三相四线
单模块额定电流	50A、75A、100A、125A	50A、75A、100A、125A、150A	50A、75A、100A、125A、150A
单柜额定电流	50A~500A	50A~500A	50A~600A
并联扩展能力	数量无限制可不同容量并联	数量无限制可不同容量并联	数量无限制可不同容量并联
并联控制方式	各单元独立控制	各单元独立控制	各单元独立控制
电压允许偏差	±20%	±20%	±15%
频率允许偏差	±5%	±5%	±2%
电流互感器	0.5级或以上精度， 5VA，x/5A	0.5级或以上精度， 5VA，x/5A	0.5级或以上精度， 5VA，x/5A
互感器数量	3个或6个	3个或6个	3个或6个
谐波补偿次数	2～50次，可设定	2～50次，可设定	2～50次，可设定
滤波程度设定	每次谐波可单独设定	每次谐波可单独设定	每次谐波可单独设定，37次以上最大补偿50%
滤波能力	可达95%	可达95%	可达90%
三相平衡能力	仅可补偿负序不平衡	可设定	可设定
无功补偿能力	可设定	可设定	可设定
与电容器配合	具备	具备	具备
响应时间	50us	50us	80us
完全跟踪时间	10ms	10ms	20ms
IGBT模块	英飞凌	英飞凌	英飞凌
IGBT驱动	CONCEPT或SEMIKRON	CONCEPT或SEMIKRON	国产品牌
直流电解电容	CDE或EPCOS等进口品牌，螺栓式	EPCOS或合资品牌，螺栓式	合资或国产品牌
开关	施耐德或ABB	施耐德或ABB	国产品牌
柜体液晶屏	台达7寸触摸屏	台达7寸触摸屏	国产7寸触摸屏
通讯方式	RS485/4G/WIFI	RS485/4G/WIFI	RS485/4G/WIFI
冷却	强制风冷	强制风冷	强制风冷
功耗	< 3%	< 3%	< 3%
运行环境温度	-15°C ~ +50°C	-15°C ~ +50°C	-5°C ~ +40°C(室内型)
相对湿度	< 90%(40℃)，短时允许100%	< 90%(40℃)，短时允许100%	< 90%(40℃)，短时允许100%
大气压力	海拔2000m以下	海拔2000m以下	海拔1000m以下
噪音	< 60dB	< 60dB	< 60dB

8 、LEAPF治理方案与设计图例

集中治理

LEAFP安装在低压总进线处，适用于谐波负载单台容量小、

数量多、分布分散的场合，比如楼宇的照明和办公用电、

精密制造行业的数控加工车间。新建项目以集中治理为主。

分组治理

LEAPF安装在主要谐波源支路的汇总点，适用于谐波

源集中在某几条支路的场合，比如医院的医技楼出线、

轨道交通车站的开关电源等。

就地治理

LEAPF安装在最接近谐波源处，适用于系统中谐波

源数量较少但单台容量大的场合，比如影剧院和体

育场的可控硅调光柜、汽车发动机厂的淬火机床等。

改造项目以就地治理为主。

集中治理设计图例

根据DL/T 1198-2013《电力系统电能质量技术管理规定》，对新建及改扩建项目，在设计阶段就考虑系统滤波，更多采用集中治理的方式，设计图例如下。

分组或就地治理设计图例

对于一些谐波源比较典型且容量较大的场合，会在设计时考虑采用分组或就地治理，设计图例如下。

9、 LEAPF选型

集中治理时的LEAPF容量选型

集中治理时根据变压器容量估算LEAPF容量，设变压器的容量为S（kVA），对400V系统，计算应当选择的LEAPF容量（A）

其中为电流畸变率，为变压器负载率，为速查因子；

假设变压器负载率，则

行业	按行业集中治理LEAPF容量选型表
变压器容量kVA	楼宇办公、照明	地铁站、造纸、纺织、水厂	机械制造、医院、科研机构、军工厂、精密加工	楼宇动力、石油开采、冶金、电动汽车充电站、汽车制造	演艺中心、硅制造、化工、橡胶
推荐THDi	15%	20%	25%	30%	35%
推荐K	0.15	0.2	0.25	0.3	0.35
200	30	40	50	60	70
250	38	50	63	75	88
315	47	63	79	95	110
400	60	80	100	120	140
500	75	100	125	150	175
630	95	126	158	189	221
800	120	160	200	240	280
1000	150	200	250	300	350
1250	188	250	313	375	438
1600	240	320	400	480	560
2000	300	400	500	600	700
2500	375	500	625	750	875

分组或就地治理时的LEAPF容量选型

分组或就地治理时根据谐波负载的容量估算LEAPF容量，对400V系统，设谐波负载的容量为S（kVA），计算应当选择的LEAPF容量（A）

其中为电流畸变率，为速查因子；

负载类型	典型负载就地或分组治理LEAPF容量选型表
负载容量kVA	照明办公	变频空调	6脉UPS	变频器直流传动	单晶炉蓝宝石炉	中频炉中频淬火	轧机	密炼机	开关电源	可控硅调光 LED屏	充电机	医疗仪器	电焊机
推荐THDi	15%	30%	30%	35%	35%	35%	35%	35%	40%	40%	40%	45%	50%
推荐K	0.25	0.45	0.45	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.6	0.6	0.6	0.65	0.75
25	6	11	11	13	13	13	13	13	15	15	15	16	19
50	13	23	23	25	25	25	25	25	30	30	30	33	38
75	19	34	34	38	38	38	38	38	45	45	45	49	56
100	25	45	45	50	50	50	50	50	60	60	60	65	75
150	38	68	68	75	75	75	75	75	90	90	90	98	113
200	50	90	90	100	100	100	100	100	120	120	120	130	150
250	63	113	113	125	125	125	125	125	150	150	150	163	188
300	75	135	135	150	150	150	150	150	180	180	180	195	225
400	100	180	180	200	200	200	200	200	240	240	240	260	300
500	125	225	225	250	250	250	250	250	300	300	300	325	375
600	150	270	270	300	300	300	300	300	360	360	360	390	450
700	175	315	315	350	350	350	350	350	420	420	420	455	525
800	200	360	360	400	400	400	400	400	480	480	480	520	600
900	225	405	405	450	450	450	450	450	540	540	540	585	675
1000	250	450	450	500	500	500	500	500	600	600	600	650	750

10、典型应用案例展示

军工厂-精密制造：

治理前电流和傅立叶分析 LEAPF治理后电流和傅立叶分析

油田-变频器：

治理前电流和傅立叶分析 LEAPF治理后电流和傅立叶分析

IDC机房-UPS：

治理前电压、电流和傅立叶分析 LEAPF治理后电压、电流和傅立叶分析

汽车制造-中频淬火：

治理前电压、电流和傅立叶分析LEAPF 治理后电压、电流和傅立叶分析