有源濾波器在LED顯示屏諧波治理中的應用

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，多電源分布式開關電源得到了廣泛應用，其產(chǎn)生的諧波分量對電網(wǎng)和電氣設備造成的影響日益嚴重，如何抑制諧波分量成為一個備受關注的問題。

開關電源通常采用大功率半導體器件作為開關元件，按一定規(guī)律控制開關，調(diào)整占空比以調(diào)節(jié)輸出電壓的大小。開關電源一般由整流器和濾波電容組成，交流輸入電壓進入濾波器、整流器和濾波電容后變換為直流輸出電壓。現(xiàn)今，開關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，因此顯示屏工程大量采用開關電源為顯示模塊提供驅(qū)動。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關電源模塊，配置成分布式局部低壓直流供電模式。這種實現(xiàn)方法在解決了低壓傳輸損耗的同時，卻帶來了諧波污染和中線電流過大等問題。其原因有：

開關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。由于一般使用的開關電源容量較小（典型的案例為手提電腦的電源），并沒有引起足夠的重視。但如果大量的開關電源同時工作，其產(chǎn)生的諧波將不可忽視，如果不加以處理，可能對供電網(wǎng)造成污染，對同一網(wǎng)內(nèi)的其他設備產(chǎn)生不可預知的危害。

常規(guī)三相近似平衡的負荷，其零線的正常電流一般小于相電流的30％。顯示屏系統(tǒng)無論怎么配置負荷分布，由于顯示畫面的變化，終會帶來瞬時三相不平衡。加之諧波電流的影響，其零線的電流可以達到相電流的280％。

3、LED顯示屏諧波產(chǎn)生的危害

諧波過大會導致零線電流過大，零線電流過大是一個嚴重的火災隱患，因為零線上沒有過流保護裝置，不像相線上有保險等裝置，當電流過大時可以切斷電流。而當零線上電流過大時，只能任其溫度升高，加速電纜老化，甚至引起火災。

諧波不僅表現(xiàn)為電流諧波，而且由于諧波電流對電網(wǎng)沖擊使供電電壓含有諧波，會使電壓波形奇變嚴重，可能對電網(wǎng)上其他敏感設備造成不良影響，甚至使其工作異常，帶來關聯(lián)的法律責任問題，例如同樓中某公司的網(wǎng)絡服務器因突然停電，造成損失。

4、ANAPF低壓有源濾波器在LED顯示屏中的應用

某廣場大型戶外LED顯示屏，該顯示屏供電系統(tǒng)有850個30OW的開關電源分布式并聯(lián)運行，總功率共計250kw。開關電源是典型的諧波源，在工作時具有電流諧波畸變率高、諧波含量大、諧波頻譜寬、設備為容性負載、功率因數(shù)低等用電特性。當大量的開關電源集中使用時會導致中線電流過高，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)場的特點，并聯(lián)安裝一臺ANAPF型電力有源濾波器，設備參數(shù)如下：

4.2 ANAPF有源濾波裝置諧波電流估算