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本文摘要 AcuPF 750 模块化 APF 采用 A/B 两型 + EtherCAT 环网冗余并联:A 型统一检测并下发指令,B 型只负责功率输出,单系统最多 32 台、单柜可达 750A。扩容只需插入 B 型模块、接入预留分支回路与网线,原有采样与架构不动,整柜无需停运;仅新增分支断路器安装与配线需断电。 |
早期的 APF 采用散件布置、按项目定制,柜体结构与内部装配随项目而变,一致性取决于装配工艺。模块化之后,功率单元按标准尺寸批量制造,参数一致性与可靠性由生产环节保证。
模块化 APF 按模块之间有无通信分为两类,差别集中在三处:电流由谁测量、出力如何分配、扩容是否需停电。
参与并联的是完全相同的功率模块,负载电流的测量回路(CT 二次线)串联穿过每一台模块,各模块独立采样、独立补偿,彼此不交换信息。该结构简单、成本低,但出力只能平均分配,无法按模块单独设定;扩容时须断开 CT 二次线重新串接,需停电作业。

系统分 A、B 两型:A 型含测量控制单元与功率单元,负责电流检测、向 B 型下发指令并协调出力;B 型仅含功率单元。模块之间采用 EtherCAT 通信。早期亦有采用 CAN 的方案,其带宽(最高 1Mbit/s)与可挂节点数有限,模块数量增加后实时性与同步精度不能满足要求,现已基本不再采用。

两类结构的实际差别见表 1。
| 对比项 | 无通信并联 | 网络通信并联 |
|---|---|---|
| 模块间通信 | 无 | EtherCAT 总线,支持环形冗余 |
| 测量接口 | 只有负载电流测量接口 | 负载电流、电网电流、补偿电流,各自独立 |
| 电流测量接线 | CT 二次线串联穿过每一台模块 | 只接主(A 型)模块,从模块不接测量线 |
| 出力分配 | 各模块平均出力,无法调节 | 每台模块可独立设定出力与补偿模式 |
| 与 HMI 的通信 | 各模块独立连接控制终端,模块间无协同 | 主模块经 EtherCAT 向从模块下发指令,HMI 可逐台查看与控制 |
| 增容便利性 | 需停电,新增模块须拆接 CT 二次线 | 通信与模块插入可不停电;新增分支回路配线须断电完成 |
AcuPF 750 的结构设计已考虑现场安装与后续扩容。功率模块为抽屉式,标准 19 英寸 5U 机箱,可装入标准系统柜、嵌入式系统或第三方机柜,全正面操作、支持插拔;壁挂安装时以墙壁支撑横梁固定,同样支持多机并联。
一套系统由功率模块与系统柜组成。模块分 A、B 两型,A 型含谐波检测单元,B 型不含;每套系统至少配置一台 A 型,其余按容量配置 B 型,单系统最多 32 台(1 台 A 型加 31 台 B 型;单柜可达 750A,更大容量跨柜组网,通信与分支供电接法按系统柜安装指南)。
运行时 A 型通过外部 CT 检测负载电流,分离出谐波成分,指令经 EtherCAT 下发给各模块的主功率控制单元,主功率电路输出与谐波反相的补偿电流,在并网点叠加抵消。通信采用环形冗余,任一节点或任一段网线断开时环网自动重构,通信不中断——扩容能做到不停电,前提即在于此。

系统柜上的人机界面接于 A 型,可查看每台模块的运行信息,也可对单台模块独立操作。
现场确认需补充的容量,折算为模块数量。新增模块容量宜与原模块一致:容量不一致时,整组出力按其中最小的模块计算;
确认原滤波柜的剩余安装空间,确定扩容模块与分支断路器的安装位置;
安装模块外支架。

安装分支断路器并配线。
(1)断路器按模块容量配置:50A 模块配 80A 塑壳断路器,100A 模块配 160A 塑壳断路器;
(2)配线按容量选择:50A 模块用 BVR 25mm² 线缆,100A 模块用 35mm²;PE 保护线不小于 16mm²。N 线按实际中性线电流选取,存在单相负载或 3 次谐波时按相线截面配置。线径为工频载流量口径,APF 支路含高次谐波,集肤与邻近效应使同截面载流量下降,长距离或高温环境放大一级选线,并核对断路器分断能力与安装点预期短路电流。

采样回路不改动。原柜已配 A 型模块,增加 B 型模块后,原采样 CT 及其二次接线无需变更;跨柜组网、二次线较长时,校核二次线电阻与 A 型输入阻抗之和不超过 CT 额定二次负载,超出时准确级下降,应换用大容量 CT;
连接通信线。以 A 型模块为起点,每台模块的 IN 口接上游、OUT 口接下游,最后一台的 OUT 接回 A 型的 IN,构成环网。

通电前检查:接线规范、螺钉紧固、无短路;
通电查看状态,模块处于待机,指示灯绿色常亮;
参数设置。无需复杂设置,仅在 HMI 上将「模块并联个数」改为新的数量,其余参数沿用原设置。

启动。通过 HMI 启动系统,各模块投入运行,run 指示灯红色常亮,可在运行监控页面查看谐波治理效果。投运前后各测一次负载电流 THDi 与系统 THDu,确认未出现新的谐振点,同时为下次扩容留下基线数据。
扩容作业要点容量:新增模块容量宜与原模块一致,不一致时整组出力按最小模块计算;单系统最多 32 台(1 台 A 型 + 31 台 B 型)。 分支回路:50A 模块配 80A 塑壳断路器、BVR 25mm² 线缆;100A 模块配 160A 塑壳断路器、35mm² 线缆;PE 不小于 16mm²,N 线按中性线实际电流选取。 主回路复核:扩容后须复核柜内主断路器容量,超出时一并更换。 采样与通信:原采样 CT 及二次接线不动,跨柜长线需校核二次负载;通信按 IN→OUT 顺序接线,末台 OUT 回到 A 型 IN 构成环网。 参数:仅在 HMI 改「模块并联个数」,其余沿用;投运前后各测一次 THDi 与 THDu 留基线。 |
详细的安装及参数设置步骤,请参照相应的安装指南和用户手册。
单系统最多并联 32 个功率模块,通信采用 EtherCAT 环网并具备冗余。增容的作业内容为:插入 B 型模块、接入预留的分支回路与网线,原有架构不动,整柜无需停运;新增分支断路器的安装与首次配线仍需断电完成。对已投运系统而言,这是停机影响与二次投入均较低的一条扩容路径。
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Q1:无通信并联与网络通信并联怎么区分? 看电流由谁测量。无通信并联是 CT 二次线串联穿过每台模块、各模块独立采样、出力平均分配;网络通信并联由 A 型模块统一测量并经 EtherCAT 下发指令,B 型只负责功率输出,可逐台设定出力与模式。 Q2:扩容到底需不需要停电? B 型模块插入、网线接入、HMI 改并联个数均可不停电(环网冗余支持热插拔与自动重构);新增分支断路器的安装与首次配线必须断电完成,这是唯一的停电环节。 Q3:新增模块容量必须和原来一致吗? 宜一致。容量不一致时,整组出力按其中最小的模块计算,大模块的能力会被浪费。单系统最多 32 台(1 台 A 型加 31 台 B 型),单柜可达 750A,更大容量跨柜组网。 Q4:50A 与 100A 模块分别配多大断路器和线缆? 50A 模块配 80A 塑壳断路器、BVR 25mm² 线缆;100A 模块配 160A 塑壳断路器、35mm² 线缆;PE 均不小于 16mm²。APF 支路含高次谐波,长距离或高温环境应放大一级选线,并核对断路器分断能力。 Q5:扩容后采样线和参数要重新设吗? 采样不用改:原 A 型模块的 CT 及二次接线保持不动,只有跨柜长线时需校核二次线电阻与输入阻抗之和不超过 CT 额定二次负载。参数只需在 HMI 把「模块并联个数」改为新数量,其余沿用原设置。 |