有源滤波器在LED显示屏谐波治理中的应用

安科瑞 徐玉丽

江苏安科瑞电器制造有限公司 江苏江阴 214405

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。

4.1谐波治理方案

基于该现场的特点，并联安装一台ANAPF型电力有源滤波器，设备参数如下：

4.2 ANAPF有源滤波装置谐波电流估算