1.概述
现代通信对供电的可靠性有着较高的要求，无论是基站、IDC机房、枢纽站，或是金融等行业的电子信息机房，都要求持续而不间断的供电。此类场合的主要负载为UPS、通信设备、变频空调等，其中大功率UPS的晶闸管整流电路、通信设备的开关电源以及空调的变频器等，均会导致输入电流的严重畸变。这些非线性负荷会产生的5、7、11、13等次谐波，会对通信系统造成干扰，降低通信质量、影响设备寿命，并对其配电系统带来其他隐患。
2.系统组成介绍
针对通信行业谐波电流的具体情况，使用APEX系列有源电力滤波器（Active Power Fil- ter，APF）可以有效地滤除配电机房网络中的谐波，达到提高电能质量和节能降耗的目的。
亚派科技实业有限公司自主研发的有源电力滤波器A-APF主要包含以下三个模块：
1）功率单元模块：采用三电平逆变技术，模块化设计，具有开关损耗小、功率密度高的优势。
2）输出滤波模块：采用LCL三阶滤波结构，能够最大程度兼顾低频段增益和高频段衰减，保证纹波电流控制在0.5%之内。
3）控制系统模块：采用3DSP+CPLD控制系统，保证APF能够满足补偿2～60次谐波的要求。
A-APF系列有源电力滤波器的主要优势如下：
1）APF可以同时滤除2～60次谐波，补偿后电流thdi能够控制在3%以内；
2）系统效率高达97%；
3）实时监控用电系统中的谐波电流动态，及时反应、50μs内响应；
4）高功率密度、高开关频率（20kHz）、低噪声（<55dB）；
5）纹波电流小于0.5%。
A-APF系列有源电力滤波器具有体积小、重量轻、安装方便的优点。A-APF 50A的机型体积为220mm（h）×480mm（w）×500mm（d）。重量为30kg，使得A-APF 50A既能壁挂安装，也能放置在标准的19in机柜中。
3.系统功能介绍
图1所示为A-APF系列有源电力滤波器系统原理图。核心部分为控制单元和LCL滤波单元。
图1 有源电力滤波器系统原理图(www.xing528.com)
图2所示为该控制系统的框图。控制单元采用3片DSP分别控制三相电路，分工细化，提高效率，保证了控制系统的运算能力。该控制系统的主要功能如下：
1）采用3片DSP和1片CPLD的架构，运算能力比较强大，分工细化，提高效率；
2）通过CPLD实现逻辑保护功能，硬件保护动作快，且灵活；
3）各个DSP都配有1片EEROM，数据读写比较方便；
4）具有硬件过电流保护功能；
5）通过CPLD将3片DSP的SPI总线连接在一起，DSP之间可以直接进行数据交换，也可以在CPLD上实现SPI功能分别与3片DSP进行数据交换。
6）通过CPLD来控制不同DSP执行不同的代码，实现3片DSP的软件版本的统一性。
7）具有掉电保护功能（模拟±15V、数字15V、数字5V、数字3.3V、3个DSP的数字1.9V）。
8）兼容单DSP+CPLD的冗余功能。
LCL滤波单元的作用是滤波开关纹波，保证有源电力滤波器对外部电网不产生高频干扰。图3所示为A-APF系列有源电力滤波器采用LCL滤波的效果图。从图中可知，网侧电感电流的开关纹波几乎完全衰减。
4.实际应用案例
宁夏联通某机房楼因大量UPS等设备的应用，导致谐波污染严重，进而电容补偿柜寿命降低，发生过电容鼓胀漏油等现象。为解决现场遇到的电能质量问题，安装了A-APF有源电力滤波器进行治理，治理后电流波形畸变消除，同时也解决了其谐波导致的设备损坏问题，至今变压器及其下游设备运行安全稳定。图4所示为治理效果图。
图2 控制系统的框图
图3 LCL滤波效果图
图4 治理效果图
（作者：南京亚派科技实业有限公司 李刚）
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
