摘要:本文對有源濾波器在光伏行業(yè)中的應(yīng)用進(jìn)行了闡述,介紹了有源濾波器的原理及HTQF有源濾波器的技術(shù)優(yōu)勢,并對HTQF有源濾波器的應(yīng)用效果進(jìn)行了展示,。

關(guān)鍵詞:太陽能;有源濾波器;單晶爐線鋸

0前言

面對日益迫近的能源危機(jī),新能源的開發(fā)利用已成為全球關(guān)注的焦點(diǎn)。而通過新能源來改變?nèi)祟惖哪茉唇Y(jié)構(gòu),也已成為人類可持續(xù)發(fā)展的重要舉措。太陽能光伏發(fā)電作為新能源之一,具有清潔、安全資源量大等特點(diǎn),是人類能源的理想選擇。

1光伏行業(yè)存在的電能質(zhì)量問題

在光伏組件生產(chǎn)中,需要兒十個(gè)環(huán)節(jié),涉及數(shù)十種設(shè)備。在整個(gè)生產(chǎn)工藝流程中,有幾個(gè)比較關(guān)鍵的步驟:硅料溶化后的定向生長(主要設(shè)備:多晶鑄錠爐單晶硅爐)多線切割(主要設(shè)備:線鋸)在這些環(huán)節(jié)中設(shè)備能否正常運(yùn)行成為光伏產(chǎn)品質(zhì)量好壞的關(guān)鍵。現(xiàn)將主要負(fù)載的電氣特性介紹如下:

1)單品爐

單品爐是一種在惰性氣體環(huán)境中,用石墨加熱器將多品硅等多晶材料熔化,用直拉法生長無錯(cuò)位單品的設(shè)備。單晶棒生產(chǎn)工序大致分為:裝料一熔料一拉晶一冷卻成型，其中重要工序熔料和拉晶過程需要保持恒定溫度。單晶爐由可控硅整流裝置提供直流電源,整流方式為6脈沖整流,以57,1113等奇次諧波為主，尤其5次和7次諧波含量較高,波形畸變非常嚴(yán)重。單晶硅在交流側(cè)還會(huì)產(chǎn)生很大的無功電流,造成系統(tǒng)功率因數(shù)低,進(jìn)線電流大、變壓器利用率低,能耗增加。同時(shí)諧波還會(huì)干擾拉晶控制系統(tǒng),造成錯(cuò)位、斷晶、跳閘,嚴(yán)重影響生產(chǎn)

2)線鋸

線鋸的核心是在研磨漿配合下用于完成切割動(dòng)作的超細(xì)高強(qiáng)度切割線。*多可達(dá)1000條切割線相互平行的纏繞在導(dǎo)線輪上形成個(gè)水平的切割線“網(wǎng)"。馬達(dá)驅(qū)動(dòng)導(dǎo)線輪使整個(gè)切割線網(wǎng)以每秒5~25m的速度移動(dòng)。切割線的速度直線運(yùn)動(dòng)或來回運(yùn)動(dòng)都會(huì)在整個(gè)切割過程中根據(jù)硅錠的形狀進(jìn)行調(diào)整。在切割線運(yùn)動(dòng)過程中,噴嘴會(huì)持續(xù)向切割線噴射含有懸浮碳化硅顆粒的研磨漿。切割原理看似非常簡單,但在實(shí)際操作過程中有很多挑戰(zhàn)。線鋸平衡和控制切割線直徑、切割速度和總的切割面積,從而在硅片不破碎的情況下,取得一致的硅片厚度,并縮短切割時(shí)間線鋸的動(dòng)力系統(tǒng)是由變頻裝置組成,因此在工作中會(huì)產(chǎn)生大量的諧波,而諧波反過來又會(huì)對精密的工作產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。

綜上所述,我們可以看出,無論是晶體定向生長的環(huán)節(jié)還是晶體長成后的切割環(huán)節(jié)都涉及到了整流或者變頻器等非線性負(fù)載,而非線性負(fù)載是典型的諧波源,它會(huì)反作用于該生產(chǎn)線上的配電網(wǎng)絡(luò)和其他用電設(shè)備。因此,諧波治理在光伏行業(yè)中是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。

2諧波治理的措施

從現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)可以看出，單晶爐和線鋸的諧波含量很高,單晶爐電流畸變率高達(dá)30%,線鋸也接近20%，以571113等奇次諧波為主，尤其5次和7次諧波含量較高,波形畸變非常嚴(yán)重。諧波治理的目的,首先是保障電氣設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行和工作人員的人身安全,即通過針對性的諧波治理方案，減少甚至消除諧波對配電系統(tǒng)的不良影響,保證單晶爐、線鋸、供配電設(shè)備的正常運(yùn)行;其次體現(xiàn)直接經(jīng)濟(jì)效益,即降低配電系統(tǒng)中諧波含量,減少無功損耗,延長設(shè)備使用壽命。基于上述目的及現(xiàn)場測試的數(shù)據(jù),我們采用有源濾波器對單晶爐和線鋸進(jìn)行諧波治理。

華天HTOF有源濾波器是一種用于動(dòng)態(tài)抑制電力諧波、動(dòng)態(tài)補(bǔ)償無功功率并校正三相不平衡的新型電力電子設(shè)備。HTQF有源濾波器既可以濾除諧波又能補(bǔ)償無功,可對單晶爐線鋸等非線性設(shè)備進(jìn)行電能質(zhì)量的綜合治理,是諧波治理和無功補(bǔ)償?shù)?佳選擇,是確保電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的有力保障。

3安科瑞APF有源濾波器產(chǎn)品選型

3.1產(chǎn)品特點(diǎn)

(1)DSP+FPGA控制方式，響應(yīng)時(shí)間短，全數(shù)字控制算法，運(yùn)行穩(wěn)定；

(2)一機(jī)多能，既可補(bǔ)諧波，又可兼補(bǔ)無功，可對2～51次諧波進(jìn)行全補(bǔ)償或特定次諧波進(jìn)行補(bǔ)償；

(3)具有完善的橋臂過流保護(hù)、直流過壓保護(hù)、裝置過溫保護(hù)功能；

(4)模塊化設(shè)計(jì)，體積小，安裝便利，方便擴(kuò)容；

(5)采用7英寸大屏幕彩色觸摸屏以實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)置和控制，使用方便，易于操作和維護(hù)；

(6)輸出端加裝濾波裝置，降低高頻紋波對電力系統(tǒng)的影響；

(7)多機(jī)并聯(lián)，達(dá)到較高的電流輸出等級(jí)；

3.2型號(hào)說明

3.3尺寸說明

3.4產(chǎn)品實(shí)物展示

ANAPF有源濾波器

4安科瑞智能電容器產(chǎn)品選型

4.1產(chǎn)品概述

AZC/AZCL系列智能電容器是應(yīng)用于0.4kV、50Hz低壓配電中用于節(jié)省能源、降低線損、提高功率因數(shù)和電能質(zhì)量的新一代無功補(bǔ)償設(shè)備。它由智能測控單元，晶閘管復(fù)合開關(guān)電路，線路保護(hù)單元，兩臺(tái)共補(bǔ)或一臺(tái)分補(bǔ)低壓電力電容器構(gòu)成?？商娲Ｒ?guī)由熔絲、復(fù)合開關(guān)或機(jī)械式接觸器、熱繼電器、低壓電力電容器、指示燈等散件在柜內(nèi)和柜面由導(dǎo)線連接而組成的自動(dòng)無功補(bǔ)償裝置。具有體積更小，功耗更低，維護(hù)方便，使用壽命長，可靠性高的特點(diǎn)，適應(yīng)現(xiàn)代電網(wǎng)對無功補(bǔ)償?shù)母咭蟆?/p>

AZC/AZCL系列智能電容器采用定式LCD液晶顯示器，可顯示三相母線電壓、三相母線電流、三相功率因數(shù)、頻率、電容器路數(shù)及投切狀態(tài)、有功功率、無功功率、諧波電壓總畸變率、電容器溫度等。通過內(nèi)部晶閘管復(fù)合開關(guān)電路，自動(dòng)尋找適宜投入（切除）點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)過零投切，具有過壓保護(hù)、缺相保護(hù)、過諧保護(hù)、過溫保護(hù)等保護(hù)功能。

4.2型號(hào)說明

AZC系列智能電容器選型：

AZCL系列智能電容器選型：

4.3產(chǎn)品實(shí)物展示

AZC系列智能電容模塊AZCL系列智能電容模塊

安科瑞無功補(bǔ)償裝置智能電容方案

5.結(jié)束語

一期工程中，該企業(yè)選擇了四臺(tái)有源濾波器進(jìn)行諧波治理,經(jīng)過半年多的運(yùn)行,HTQF有源濾波器展現(xiàn)了良好的品質(zhì),確保了供電的安全,保障了單晶硅生產(chǎn)的質(zhì)量,該企業(yè)決定在后期擴(kuò)建工程中全部配套HTQF有源濾波器。