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有源濾波器在LED顯示屏諧波治理中的應用

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 ，其產生的諧波分量對電網和電氣設備造成的影響日益嚴重 ，如何抑製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 ，按一定規律控製開關 ，調整占空比以調節輸出電壓的大小 。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 、整流器和濾波電容後變換為直流輸出電壓 。現今 ，開關電源正在逐漸向高頻 、高可靠 、低耗 、低噪聲 、抗幹擾和模塊化發展 。

2 、LED顯示屏諧波產生原因
        LED需要低壓直流驅動 ，因此顯示屏工程大量采用開關電源為顯示模塊提供驅動 。為了降低低壓直流電流在各種輸送環節耗損 ，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 。這種實現方法在解決了低壓傳輸損耗的同時 ，卻帶來了諧波汙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 ，其波形為斷續的尖峰波 。由於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） ，並沒有引起足夠的重視 。但如果大量的開關電源同時工作 ，其產生的諧波將不可忽視 ，如果不加以處理 ，可能對供電網造成汙染 ，對同一網內的其他設備產生不可預知的危害 。
        常規三相近似平衡的負荷 ，其零線的正常電流一般小於相電流的30％ 。顯示屏係統無論怎麽配置負荷分布 ，由於顯示畫麵的變化 ，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 ，隻能任其溫度升高 ，加速電纜老化 ，甚至引起火災 。
        諧波不僅表現為電流諧波 ，而且由於諧波電流對電網衝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 ，帶來關聯的法律責任問題 ，例如同樓中某公司的網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 ，該顯示屏供電係統有850個30OW的開關電源分布式並聯運行 ，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 ，功率因數低，電流諧波畸變率高等現象 ，從而影響了LED顯示屏正常工作。

  隨著顯示屏幕規模的變大 ，顯示屏幕工程對電網造成的諧波汙染已是一個不可輕視的問題 。諧波帶來的各種危害已經初步顯現 ，由此引發的電網運行事故和法律關聯責任都可能隨時發生 。本文通過分析LED顯示屏中諧波特性和危害 ，並通過實際應用案例 ，分析了有源濾波器投入前後的情況 ，說明了有源濾波器的諧波治理技術是改善供電電能質量的有效手段之一 ，可將產生的諧波控製在最小範圍內 ，達到科學合理用電 ，抑製電網汙染 ，提高電能質量 ，保證設備安全運行的作用 。