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有源滤波器在LED显示屏谐波治理中的应用

1、引言
        在LED大屏上，多电源分布式开关电源得到了广泛应用，其产生的谐波分量对电网和电气设备造成的影响日益严重，如何抑制谐波分量成为一个备受关注的问题。
        开关电源通常采用大功率半导体器件作为开关元件，按一定规律控制开关，调整占空比以调节输出电压的大小。开关电源一般由整流器和滤波电容组成，交流输入电压进入滤波器、整流器和滤波电容后变换为直流输出电压。现今，开关电源正在逐渐向高频、高可靠、低耗、低噪声、抗干扰和模块化发展。

2、LED显示屏谐波产生原因
        LED需要低压直流驱动，因此显示屏工程大量采用开关电源为显示模块提供驱动。为了降低低压直流电流在各种输送环节耗损，显示屏配电一般采用大量小功率开关电源模块，配置成分布式局部低压直流供电模式。这种实现方法在解决了低压传输损耗的同时，却带来了谐波污染和中线电流过大等问题。其原因有：
        开关电源为典型的谐波源，其谐波含量非常高，其波形为断续的尖峰波。由于一般使用的开关电源容量较小（典型的案例为手提电脑的电源），并没有引起足够的重视。但如果大量的开关电源同时工作，其产生的谐波将不可忽视，如果不加以处理，可能对供电网造成污染，对同一网内的其他设备产生不可预知的危害。
        常规三相近似平衡的负荷，其零线的正常电流一般小于相电流的30％。显示屏系统无论怎么配置负荷分布，由于显示画面的变化，终会带来瞬时三相不平衡。加之谐波电流的影响，其零线的电流可以达到相电流的280％。

3、LED显示屏谐波产生的危害
        谐波过大会导致零线电流过大，零线电流过大是一个严重的火灾隐患，因为零线上没有过流保护装置，不像相线上有保险等装置，当电流过大时可以切断电流。而当零线上电流过大时，只能任其温度升高，加速电缆老化，甚至引起火灾。
        谐波不仅表现为电流谐波，而且由于谐波电流对电网冲击使供电电压含有谐波，会使电压波形奇变严重，可能对电网上其他敏感设备造成不良影响，甚至使其工作异常，带来关联的法律责任问题，例如同楼中某公司的网络服务器因突然停电，造成损失。

4、ANAPF低压有源滤波器在LED显示屏中的应用
        某广场大型户外LED显示屏，该显示屏供电系统有850个30OW的开关电源分布式并联运行，总功率共计250kw。开关电源是典型的谐波源，在工作时具有电流谐波畸变率高、谐波含量大、谐波频谱宽、设备为容性负载、功率因数低等用电特性。当大量的开关电源集中使用时会导致中线电流过高，功率因数低，电流谐波畸变率高等现象，从而影响了LED显示屏正常工作。

  随着显示屏幕规模的变大，显示屏幕工程对电网造成的谐波污染已是一个不可轻视的问题。谐波带来的各种危害已经初步显现，由此引发的电网运行事故和法律关联责任都可能随时发生。本文通过分析LED显示屏中谐波特性和危害，并通过实际应用案例，分析了有源滤波器投入前后的情况，说明了有源滤波器的谐波治理技术是改善供电电能质量的有效手段之一，可将产生的谐波控制在最小范围内，达到科学合理用电，抑制电网污染，提高电能质量，保证设备安全运行的作用。