医院电能质量综合治理方案

项目概述       

医技设备是重点的谐波源：核磁共振设备：谐波的频谱很复杂，典型的频谱集中在 3、5、7、9 次，谐波频谱范围大约在 3~43次。加速器：典型的频谱集中在 3、5、7、9、11、13 次，频谱宽，谐波频谱范围大约在 3~49 次。

对***医院的设备进行测试，由测试数据分析发现：加速器、X 光机、胃肠机等设备产生的 THDi 大约在 50%~60%；CT（计算机断层扫描）、磁共振、DSA（数字减影血管造影机）等在 30%左右；电子检测设备、手术室等在 10%~15%之间；变频设备在 35%左右等。

医院配电系统中的谐波电流具有如下特点：

1 ) 谐波源产生的谐波电流的频谱很宽。

2 ) 谐波电流畸变率很高，设备的自然功率因数也很高。

3 ) 医院内电子设备、医技设备很多，这些设备对谐波很敏感。

APF有源滤波装置

l 谐波电流滤除原理

APF通过外部系统电流互感器实时采集电流信号，控制器分离出其中的谐波电流部分， 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，实现滤除系统谐波电流的功能。

APF输出补偿电流根据系统电流的谐波量变化而动态变化。另外， APF有先进的限流功能，当系统的需补偿的谐波量大于APF容量时， APF可以限制在100%额定容量输出，不会发生过载。

l 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无功补偿。

APF通过外部系统电流互感器实时采集电流信号，控制器分离出其中的无功电流部分， IGBT功率变换器产生与系统中的无功电流大小相等相位相反的补偿电流，实现无功补偿的功能。

补偿目标功率因数可以通过用户界面设定， APF不会出现过补或者欠补，并且补偿电流平滑，不会对负载和电网产生涌流冲击。

功能原理图

APF有源滤波器功能特性

1) 滤波范围：从第2到第50次谐波可选，可根据需要设定需要滤波的谐波次数和消除和谐波的目标值。

2) 无功补偿范围1~（-1），容性感性无功双向补偿

3) 响应时间≤10ms

4) 装置输出每次谐波电流均可限幅，提高装置利用率。

5) 有源滤波器采用模块化结构，当其中任一模块发生故障时，不影响其他模块的正常运行，保证装置运行的可靠性，并可方便地通过增加功率模块实现在原柜内扩容。

6) 滤波能力：＞95%。

7) 有源滤波装置的IGBT功率变换模块电路采用三电平拓扑结构，主电路采用国际著名品牌的IGBT器件，能自动根据电网运行方式的变化和负载的波动调整输出，以抵消电网中的谐波。

8) 过电流限制：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治理能力时，滤波器能在自己的额定容量范围内最大限度的对谐波进行补偿，维持正常工作，不会出现过载烧毁等故障。

9) 控制器采用军工级FPGA芯片，片内双核DSP芯片，计算能力远高于传统的DSP芯片，且具有军工级抗干扰能力，不会出现控制器死机故障，可靠性高。

10) 有源滤波器输入端设置可靠的雷击浪涌保护装置，在操作过电压发生时，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。

11) 控制算法采用具有自适应能力的频域筛选矢量补偿算法，使装置补偿效果更好，成熟稳定可靠性更高。

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