法拉德有源滤波器在汽车行业中的应用

1、汽车行业的负载类型

汽车制造的生产工艺中采用了大量的冲击性、非线性负荷，例如车身车间的电焊机、激光焊机；冲压车间的冲压机；油漆车间的变频装置；总装车间的自动生产线等，这些冲击性、非线性负荷都有一个共同特点，就是负荷波动大，谐波含量也大。

2、汽车行业的主要电能质量问题

从谐波角度来说，车身车间、冲压车间等车间变压器负荷电流都存在严重的谐波电流，以3次、5次、7次、11次、13次谐波为主，谐波电流总畸变率一般在40％以上，造成低压供配电系统电压总谐波畸变率严重超标，并导致了用电设备和变压器存在严重的谐波功率损耗。
    从功率因数角度来说，汽车制造行业的各主要装配车间的变压器功率因数都比较低，同时存在严重的三相不平衡和无功冲击现象。部分变压器平均功率因数仅为0.6左右。系统损耗大，能源浪费严重。因此，在变压器的低压侧安装无功补偿装置必不可少。但普通无功功率补偿装置未充分考虑到系统存在的谐波，导致无功补偿设备不能正常投切，并且铁磁元件在谐波电流作用下发热严重，并伴有严重的铁磁震动现象。同时，由于普通无功补偿装置存在动态响应时间长和投切精度低等原因，导致了低压母线长期存在过补和欠补等问题。

由于存在大量的谐波电流和大量的无功功率需求，导致很多变压器发热严重，正常运行期间，变压器温度可达到80℃以上。

3、典型案例介绍—中国重汽

法拉德电气为中国重汽的车身车间进行电气改造。该车间配置一台1250KVA配电变压器，非线性负载主要为变频器、焊机和照明设备。谐波含量严重超标，谐波电流畸变率达到84.5%，谐波电压畸变率也远超出国标要求。为了解决谐波带来的危害，该车间安装了一台200A有源电力滤波器。

以下是法拉德电气有源滤波器投入前后的现场对比数据：

1）相电压波形前后对比图

滤波前相电压有效值和波形           滤波后相电压有效值和波形

    2）相电压谐波含量前后对比图

滤波前相电压谐波含量                                  滤波后相电压谐波含量 

3）相电流波形前后对比图

滤波前相电流有效值和波形                               滤波后相电流有效值和波形

4）相电流谐波含量前后对比图

滤波前相电流谐波含量                            滤波后相电流谐波含量 

滤波前后测试效果分析：

从设备投入前后的对比状况可以明显看出，法拉德电气有源滤波器针对该车间的治理效果非常好。电压畸变率从设备投入前的7%降低到0.8%；电能质量从严重超标到明显的改善；电流畸变率从设备投入使用前的84.5%降低到4.2%，谐波电流有效值从200A降低到14A，有源滤波器的投入从根本上消除了谐波的危害，整个车间配电系统的电能质量状况得到明显改善。

                                             法拉德电气（北京）有限公司

                                                      技术部