周 柯，涂春鸣

( 湖南大学电气与信息工程学院   湖南  长沙  410082 )

Zhou Ke，Tu Chunming

(Hunan University SEIE  Changsha  410082  China)

摘 要：电网谐波电流准确快速的检测环节是有源电力滤波器的重要组成部分，它影响着有源电力滤波器的补偿性能，因此，电流传感器的选择问题显得尤为重要。本文分析研究了LEM电流传感器在一种大功率并联型混合型有源电力滤波器电流检测与过流保护电路中的应用。工程应用结果证明，LEM电流传感器具有检测精度高、响应速度快、可靠性好等优点，能够很好的满足工业现场应用的需要。

关键词： 有源电力滤波器；电流检测；LEM电流传感器；工程应用

中图分类号：TM76

   随着各种非线性负载的广泛使用，电力系统谐波污染日趋严重，严重影响到电网和电气设备的安全经济运行^[1]。目前，抑制谐波兼补偿无功的一个最有效手段是采用有源电力滤波器（Active Power Filter，简称APF）^[2-3]。而APF的工作性能，很大程度上取决于对谐波以及无功电流的高精度、实时检测^[4-6]。因此，电网谐波电流准确快速的检测环节是APF的重要组成部分，它影响着APF的补偿性能。因此，电流传感器的选择问题显得尤为重要。本文分析研究了LEM 电流传感器在一种大功率并联型混合型APF电流检测与过流保护电路中的应用，工程应用结果证明，LEM电流传感器具有检测精度高、响应速度快、可靠性好等优点，能够很好的满足工业现场应用的需要。

   LEM电流传感器是一种模块化的有源电子传感器。它的突出优点在于把普通传感器与霍尔器件、电子电路有机地结合起来，既发挥了普通传感器的测量范围大的优势，又利用了电子电路反应速度快的长处。

   LEM电流传感器根据磁补偿原理制作而成，即主电流回路所产生的磁场,通过一个次级线圈的电流所产生的磁场进行补偿,使霍尔器件始终处于检测零磁通的工作状态。它可传感从直流到数百千赫兹的信号。与一般的普通电流传感器相比较，具有以下优点：

(1) LEM 模块可以测量任意波形的电流及瞬态峰值。副边电流忠实地反映原边电流的波形。

(2) 原边电路与副边电路之间完全绝缘，绝缘电压一般为2～12kV，特殊要求可达20～50kV。

(3) 精度高。在工作温度区内精度优于1%，线性度优于0.1%。

(4) 动态性能好。响应时间小于1μs，跟踪速度di/dt 高于50A/μs，而普通互感器响应时间为10～20ms，不能满足系统对谐波进行实时检测并补偿的要求。

(5) 工作频率和测量范围宽。工作频率范围可达0～100kHz，测量电流可达50kA，测量电压可达6.4kV。

(6) 过载能力强。当原边电流超负荷时，模块达到饱和，可自动保护。

(7) 可靠性高。采用LEM 电流传感器作为电网电流的检测元件能较好地完成对电流的实时检测，同时也可实现电网与滤波系统的绝缘。

   APF在工程应用中，首先需要考虑的是成本和技术上的可行性。根据某220KV变电站谐波治理工程大容量、高电压、低成本并兼顾无功补偿的要求，我们采用一种注入式结构^[4]的并联混合型有源滤波器，其拓扑结构如图1所示。
     
   文献[2]已经对采用注入式结构的大功率并联混合型APF的拓扑结构和工作原理进行了详细的叙述，在此不再赘述。

   该系统利用无源部分在基频时呈容性的特点补偿系统所需的无功功率；有源部分和无源部分共同抑制负载谐波。系统兼具较大容量的无功补偿和谐波抑制能力以及较小的逆变器容量，从而使逆变器主电路避免采用多重化结构或开关器件的串并联，大大减少了实际工程造价，有效提高了性价比。

   大功率并联混合型APF采用LEM霍尔电流传感器---LA25-NP 对电网电流进行检测，通过对电网电流采样信号进行转换与分析，提取出电网电流中的谐波与无功电流分量，从而控制有源逆变器产生与电网谐波电流大小相等、方向相反的电流注入电网，来实现主动地控制电网电流的谐波含量^[1]。APF电流检测电路的原理图如下图2所示。