有源濾波器在LED顯示屏諧波治理中的應(yīng)用

安科瑞 徐玉麗

江蘇安科瑞電器制造有限公司 江蘇江陰 214405

1、引言

在LED大屏上，多電源分布式開(kāi)關(guān)電源得到了廣泛應(yīng)用，其產(chǎn)生的諧波分量對(duì)電網(wǎng)和電氣設(shè)備造成的影響日益嚴(yán)重，如何抑制諧波分量成為一個(gè)備受關(guān)注的問(wèn)題。

開(kāi)關(guān)電源通常采用大功率半導(dǎo)體器件作為開(kāi)關(guān)元件，按一定規(guī)律控制開(kāi)關(guān)，調(diào)整占空比以調(diào)節(jié)輸出電壓的大小。開(kāi)關(guān)電源一般由整流器和濾波電容組成，交流輸入電壓進(jìn)入濾波器、整流器和濾波電容后變換為直流輸出電壓。現(xiàn)今，開(kāi)關(guān)電源正在逐漸向高頻、高可靠、低耗、低噪聲、抗干擾和模塊化發(fā)展。

2、LED顯示屏諧波產(chǎn)生原因

LED需要低壓直流驅(qū)動(dòng)，因此顯示屏工程大量采用開(kāi)關(guān)電源為顯示模塊提供驅(qū)動(dòng)。為了降低低壓直流電流在各種輸送環(huán)節(jié)耗損，顯示屏配電一般采用大量小功率開(kāi)關(guān)電源模塊，配置成分布式局部低壓直流供電模式。這種實(shí)現(xiàn)方法在解決了低壓傳輸損耗的同時(shí)，卻帶來(lái)了諧波污染和中線電流過(guò)大等問(wèn)題。其原因有：

開(kāi)關(guān)電源為典型的諧波源，其諧波含量非常高，其波形為斷續(xù)的尖峰波。由于一般使用的開(kāi)關(guān)電源容量較小（典型的案例為手提電腦的電源），并沒(méi)有引起足夠的重視。但如果大量的開(kāi)關(guān)電源同時(shí)工作，其產(chǎn)生的諧波將不可忽視，如果不加以處理，可能對(duì)供電網(wǎng)造成污染，對(duì)同一網(wǎng)內(nèi)的其他設(shè)備產(chǎn)生不可預(yù)知的危害。

常規(guī)三相近似平衡的負(fù)荷，其零線的正常電流一般小于相電流的30％。顯示屏系統(tǒng)無(wú)論怎么配置負(fù)荷分布，由于顯示畫(huà)面的變化，終會(huì)帶來(lái)瞬時(shí)三相不平衡。加之諧波電流的影響，其零線的電流可以達(dá)到相電流的280％。

3、LED顯示屏諧波產(chǎn)生的危害

諧波過(guò)大會(huì)導(dǎo)致零線電流過(guò)大，零線電流過(guò)大是一個(gè)嚴(yán)重的火災(zāi)隱患，因?yàn)榱憔€上沒(méi)有過(guò)流保護(hù)裝置，不像相線上有保險(xiǎn)等裝置，當(dāng)電流過(guò)大時(shí)可以切斷電流。而當(dāng)零線上電流過(guò)大時(shí)，只能任其溫度升高，加速電纜老化，甚至引起火災(zāi)。

諧波不僅表現(xiàn)為電流諧波，而且由于諧波電流對(duì)電網(wǎng)沖擊使供電電壓含有諧波，會(huì)使電壓波形奇變嚴(yán)重，可能對(duì)電網(wǎng)上其他敏感設(shè)備造成不良影響，甚至使其工作異常，帶來(lái)關(guān)聯(lián)的法律責(zé)任問(wèn)題，例如同樓中某公司的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器因突然停電，造成損失。

4、ANAPF低壓有源濾波器在LED顯示屏中的應(yīng)用

某廣場(chǎng)大型戶外LED顯示屏，該顯示屏供電系統(tǒng)有850個(gè)30OW的開(kāi)關(guān)電源分布式并聯(lián)運(yùn)行，總功率共計(jì)250kw。開(kāi)關(guān)電源是典型的諧波源，在工作時(shí)具有電流諧波畸變率高、諧波含量大、諧波頻譜寬、設(shè)備為容性負(fù)載、功率因數(shù)低等用電特性。當(dāng)大量的開(kāi)關(guān)電源集中使用時(shí)會(huì)導(dǎo)致中線電流過(guò)高，功率因數(shù)低，電流諧波畸變率高等現(xiàn)象，從而影響了LED顯示屏正常工作。

4.1諧波治理方案

基于該現(xiàn)場(chǎng)的特點(diǎn)，并聯(lián)安裝一臺(tái)ANAPF型電力有源濾波器，設(shè)備參數(shù)如下：

4.2 ANAPF有源濾波裝置諧波電流估算