法拉德有源滤波器在光伏行业中的应用

1、光伏行业存在的电能质量问题

在光伏组件生产中，需要几十个环节，涉及数十种设备。在整个生产工艺流程中，有几个比较关键的步骤：硅料溶化后的定向生长（主要设备：多晶铸锭炉、单晶硅炉）、多线切割（主要设备：线锯），在这些环节中设备能否正常运行，成为光伏产品质量好坏的关键。现将主要负载的电气特性介绍如下：

1）单晶炉

单晶炉是一种在惰性气体环境中，用石墨加热器将多晶硅等多晶材料熔化，用直拉法生长无错位单晶的设备。单晶棒生产工序大致分为：装料---熔料---拉晶---冷却成型，其中重要工序熔料和拉晶过程需要保持恒定温度。单晶炉由可控硅整流装置提供直流电源，整流方式为6脉冲整流，以5、7、11、13等奇次谐波为主，尤其5次和7次谐波含量较高，波形畸变非常严重。单晶硅在交流侧还会产生很大的无功电流，造成系统功率因数低，进线电流大，变压器利用率低，能耗增加。同时谐波还会干扰拉晶控制系统，造成错位、断晶、跳闸，严重影响生产。

2）线锯

线锯的核心是在研磨浆配合下用于完成切割动作的超细高强度切割线。最多可达1000条切割线相互平行的缠绕在导线轮上形成一个水平的切割线“网”。马达驱动导线轮使整个切割线网以每秒5到25米的速度移动。切割线的速度、直线运动或来回运动都会在整个切割过程中根据硅锭的形状进行调整。在切割线运动过程中，喷嘴会持续向切割线喷射含有悬浮碳化硅颗粒的研磨浆。切割原理看似非常简单，但在实际操作过程中有很多挑战。线锯必须精确平衡和控制切割线直径、切割速度和总的切割面积，从而在硅片不破碎的情况下，取得一致的硅片厚度，并缩短切割时间。线锯的动力系统是由变频装置组成，因此在工作中会产生大量的谐波，而谐波反过来又会对精密的工作产生严重的影响。因此，谐波治理在光伏行业中是非常重要的一个环节。

2、典型案例介绍

光伏企业生产车间大量使用单晶炉、多晶炉、线锯、PECVD等设备，这些非线性负载产生大量的谐波，对厂区的供电安全造成很大的危害。鉴于此，厂方选择了两个有源滤波器厂家的产品进行谐波治理，一个是德国法拉德，另一个是国内巨头。

以下是法拉德有源滤波器投入前后的现场对比数据：

1）相电压波形前后对比图