有源电力滤波器的发展历史和研究现状概述
有源电力滤波器
有源电力滤波器（APF）引言谐波电流和谐波电压的出现，对于电力系统运行是一种“污染”，它们降低了系统电压正弦波形的质量，不但严重地影响电力系统自身，而且还危及用户和周围的通信系统。
近半个世纪以来，随着电力电子设备的推广应用，非线性负荷的迅速增加(例如电气机车、工业电炉等的应用)，特别是高压直流输电的运用，谐波污染问题日趋严重，并因此受到人们普遍的关注和重视。
减小谐波影响的技术措施可以从两方面入手：一是从谐波源出发，减少谐波的产生；二是安装滤波装置。
常见的滤波器包括无源滤波器、有源滤波器以及混合滤波器。
无源滤波器（PF:Passive Filter）也称为LC滤波器，是由滤波电容器、电抗器和电阻器适当组合而成的滤波装置。
无源滤波器的工业应用已经有相当长的历史，其设计方法稳定可靠、结构简单，但其滤波效果依赖于系统阻抗特性，并容易受温度漂移、网络上谐波污染程度、滤波电容老化及非线性负荷的影响。
此外，无源滤波器仅能对特定的谐波进行有效地衰减，而出于经济和占地面积方面的考虑，滤波器个数均是有限的，所以对谐波含量丰富的场合，无源滤波器的滤波效果往往不够理想。
与无源滤波器对应的是有源滤波器（APF:Active Power Filter）。
有源电力滤波器采用开关变换器消除谐波电流，克服了无源滤波器的缺点。
有源电力滤波器有着无源滤波器无可比拟的技术优势，因此越来越受到人们的关注。
1.有源滤波器的发展历史有源滤波器的思想最早出现于1969年B.M.Bird和J.F.Marsh的论文中。
文中描述了通过向交流电源注入三次谐波电流以减少电源中的谐波，改善电源电流波形的新方法。
文中所述的方法认为是有源滤波器思想的诞生。
1971年日本的H.Sasaki和T.Machida完整描述了有源电力滤波器的基本原理。
1976年美国西屋电气公司的L.Gyugyi和E.C.Strycula提出了采用脉冲宽度调制控制的有源电力滤波器，确定了主电路的基本拓扑结构和控制方法，从原理上阐明了有源电力滤波器是一理想的谐波电流发生器，并讨论了实现方法和相应的控制原理，奠定了有源电力滤波器的基础。
有源电力滤波器综述
0引言近数十年以来很多国家都制定了限制谐波的规定和国家标准，电力谐波问题受到越来越多的关注，本着“谁污染，谁治理”的原则，随着中国绿色能源运动的不断深入，低压侧的谐波治理，必将提到日程上来。
而有源电力滤波器是一种用于动态抑制谐波和补偿无功的电力电子装置，被公认为是治理“电网污染”的有效手段，APF 有源滤波器作为一种主动型的谐波补偿装置，能动态跟踪补偿随机的谐波电流，克服传统LC 无源滤波装置的不足，具有高度的可控性和快速响应性，应用前景广阔［1－2］。
1有源滤波器的研究现状1971年日本的Machida 首先提出了有源滤波器的原始模型，同年，H.Sasaki 等就首次完整地描述了有源电力滤波器的基本原理［3］，但由于当时是采用线性放大的方法产生补偿电流，其损耗大，成本高，因而仅在实验室研究，未能在工业中使用。
1976年，美国的Strycula 提出了用PWM 逆变器结构构成有源滤波器，确立了当今滤波器的基本结构，同年，L.Gyugyi 等人提出了用大功率晶体管PWM 逆变器构成的有源电力滤波器，并正式确立了有源滤波的概念，提出了有源滤波器主电路的基本拓扑结构和控制方法。
1982年，第1台采用GTO 作为开关元件的电流源PWM 逆变器构成的有源滤波器（800kVA）在日本研制成功并投入使用。
1983年，日本长冈科技大学的Akagi 等人基于pq 分解理论，提出了三相电路瞬时无功功率理论，为解决三相电力系统畸变电流的瞬时检测提供了理论依据。
表明实现有源滤波器补偿功能的条件已经具备，使有源电力补偿技术实用化研究得到了极大发展，与此同时，大功率晶体管（GTR）、大功率可关断晶闸管（GTO ）、静电感应晶闸管（SITH ）、静电感应晶体管（SIH ）、功率场效应管（MOSFET ）、场控晶闸管（MCT ）及绝缘栅型双极性晶体管（IGBT ）等新型快速大容量功率开关器件相继问世；PWM 调制技术、微机控制技术，以及数字信号处理技术都取得了长足的进步。
有源电力滤波器的研究综述
想要使项目建设成本控制达到真正的有效控制，就必须严格按照一定的经济责任制要求，贯彻实施责任和权利相匹配的原则类型，只有这样在项目建设过程中完全有效的确定各成本发生中心体系，它们都是有效控制成本的载体。
（四）营房建设项目管理成本控制的方法随着实践和科学研究的不断进行，到现在为止工程建设项目用来成本控制的基本方法和理论依据不断的增加，但是这些方法适合于不同的情况或者说是背景类型，在不同的建设背景下实施不同的控制方法将会产生不同的效果类型。
营房建设项目成本控制的基本方法类型包括以下几种：1.制度控制制度控制是从最基本的施工单位角度对项目成本实施过程中的总体进行宏观有效的控制。
它规定和约定了项目建设成本控制的有效方法和内容，用来解决项目施工建设过程中和成本控制管理中出现的可以有章可循、有例可根的重要问题的解决方法。
2.额度控制为了控制建设项目最终成本的核算结果，建设或者承包单位必须及时获取或者调查完整的市场材料等价格信息资料。
这些最基本的市场资料类型，对比以往历史资料按照一定比例予以控制和计算，由此用于确定建筑安装工程过程中材料基础定额。
3.合同控制为了有效的控制建设过程中的成本，除采取上述的办法用来控制成本外，还经常采取与以上方法相配套的合同控制的办法。
用合同来控制建设成本是指建设企业实施成本建设控制的重要方向之一。
合同管理与其他控制办法的最主要不同之处就在于前面的控制方法大多属于行政控制。
然而项目建设合同控制管理是指建设合作双方在合同自愿协商、自愿负责控制的基础上，产生的按照法律程式和方法具有约束力的有效控制办法。
作者简介：毕胜，1979年生，工作于中国人民解放军65139部队，现在长春工业大学攻读硕士研究生，项目管理专业。
摘要：随着电力电子技术的发展，电力电子装置在电力系统中的应用越来越广泛，应运而生的非线性和冲击性负载产生的谐波及无功电流对公共电网的污染也日渐严重。
在解决谐波问题的众多方法中，有源电力滤波器(APF)是一种相当具有发展前景的谐波抑制装置。
关于有源电力滤波器的综述分析
( Ｆｕｊｉａｎ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｎｅｗ Ｅｎｅｒｇｙ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｐｏｗｅｒ ＣｏｎｖｅｒｓｉｏｎꎬＦｕｚｈｏｕ ３５０１１６ꎬＣｈｉｎａ)
与电力系统之间引起并联或串联谐振ꎬ引起谐波放
成污染和公害ꎮ 它不仅会威胁电力系统自身和经济
(２) 谐波使旋转电机、变压器等设备产生额外
设备是非线性的ꎬ谐波污染不可避免ꎬ对电力系统造
大ꎬ严重时可能烧毁电容器以及电抗器ꎮ
的安全稳定运行ꎬ而且会给周围的电力环境带来很
的谐波损耗和压降ꎬ造成电能质量下降ꎬ降低发电和
滤波器( Ａｃｔｉｖｅ Ｐｏｗｅｒ ＦｉｌｔｅｒꎬＡＰＦ) 的发展ꎮ ＡＰＦ 作为综合性电能质量调节器ꎬ是一种具备动态谐波抑制和无
功补偿功能的新型电力电子装置ꎬ其性能优劣与所采用的拓扑结构、电流追踪控制方法等密切相关ꎮ 为了推
广在高压大容量下 ＡＰＦ 的控制技术ꎬ拓宽其应用范围ꎬ分类整理了 ＡＰＦ 拓扑结构ꎬ归纳总结了 ＡＰＦ 的电流
类型ꎮ 图 １ 为从储能元件、ＰＷＭ 个数、应用场合电
源相数、接入方式、电压等级五个角度对 ＡＰＦ 拓扑
进行了分类ꎮ
图 ２ 双重化 ＡＰＦ 拓扑结构
２. ３ 根据应用场合电源相数分类
在实际应用 ＡＰＦ 场合中ꎬ根据电源相数的不同
可将拓扑分为单相 ＡＰＦ 和三相 ＡＰＦꎬ其中分为三相
三线制和三相四线制属于三相 ＡＰＦꎮ
２. ５ 根据电压等级分类
２. ５. １ 低压场合
传统 ＡＰＦ 开关器件少、控制方法简单且易于实
现ꎬ但是受功率器件限制ꎬ输出电流纹波较大ꎬ在中
有源滤波器
谐波电流的检测方法
基于Fryze的有功电流检测法： 根据传统功率定义来构造检测方法。这种方法积分一 个周期才能得出检测结果。80年代以来，Czarnecki 等人对非正弦情况下的电流进行了新的分解。这些电 流的定义虽然严格，但是据此构造的检测算法，仍然 需要积分一个周波才能得出检测结果，同样存在实时 性不好的缺点。
13
单独使用方式 并联型 并联混合型 注入回路方式 统一电能质量调节器 串联型
与LC串联 与LC并联
并联型APF
与系统并联，可等效为 一受控电流源。
并联型有源滤波器
适用于电流源型非线性 负载的谐波电流抵消、 无功补偿及平衡三相系 统中的不平衡电流等
在技术上较为成熟，是一种应用比较广泛的有源滤 波拓扑结构
有源电力滤波器的 技术现状和发展
华北电力大学 石新春教授
1
APF的发展
有源电力滤波器（Active Power Filter）APF是一种 新型的电力电子装置，其基本思想是从补偿对象中 检测出谐波电流等分量，由补偿装置产生一个与该 分量大小相等而极性相反的补偿电流分量，抵消谐 波电流分量从而使流入电网的电流只含有基波分量。 它具有动态相应快、补偿功能多样且补偿特性不 受电网阻抗影响的特点，克服了传统LC滤波器和无 功补偿方法的缺点，是谐波抑制的一个重要发展方 向。
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串联型APF
通过一个匹配变压器将有 源滤波器串联于电源和负 载之间，消除电压谐波， 平衡或调整负荷的端电压。
串联型有源滤波器
与并联型相比，串联型有源滤波器损耗较大，各种 保护电路也较复杂
1器的优点， 能解决大部分电能质 量问题，又称为统一 电能质量调节器 （UPQC）
电流型有源滤波器
电流型逆变器的最大缺点是不能用在多电平场合，无 法提高大容量时逆变器的性能。
有源滤波技术现状及其发展
有源滤波技术现状及其发展关键词:有源滤波；谐波；控制策略随着电力电子装置的广泛应用，越来越多的非线性负载被接入电力系统中，因此，电能质量也受到了严重的影响。
同时，现代精密工业和商业用户的用电设备对电能质量的要求也更加严格。
所以，需要一种更为有效的方法滤除电力谐波，提高电能质量。
其中有源滤波器APF是系统中用来抑制谐波的主要措施，它能有效检测出负荷电流中的谐波分量，控制电力电子器件产生与之大小相等方向相反的谐波电流，二者相互抵消达到滤波的目的。
APF的应用大大提高了配电网供电可靠性及电能质量。
1有源滤波的工作原理采用电力滤波装置是有效滤除谐波的重要措施。
滤波方式通常可分为无源滤波和有源滤波。
由于无源滤波器的滤波特性受系统参数影响大、滤波范围小、性能单一、占地面积大等，难以满足某些特定场合对电能质量的要求。
因此有源滤波技术也就成为了目前最具发展潜力的一种滤波技术，因为电力有源滤波器能够满足某些特定场合对电能质量的要求。
此外，有源滤波器还可作为无功补偿装置使用，调节控制策略，使APF装置发出一定量的无功功率，从而向系统中注入无功功率，有效提高功率因数[1]。
有源滤波器具有响应速度快、控制灵活占地面积小、施工维护方便等优点，具体特点如下:1）能够实现动态补偿。
可实时跟踪系统中的谐波含量，并对其进行补偿，响应速度快。
2）APF受电网阻抗的影响不大，有效避免和系统发生并联谐振，同时还能抑制串并联谐振。
3)APF的综合利用效率高。
同一台装置既可用于补偿无功功率，也可用于抑制谐波电流。
4)不依赖于储能元件。
作为无功补偿时不需要储能元件，抑制谐波时所需要的储能元件不大。
2有源滤波技术的历史发展和现状七十年代初有源滤波器的基本原理和电路拓扑结构就已确定，但由于受到当时功率半导体器件水平以及控制策略的限制，有源电力滤波器的研制一直处于试验研究阶段。
直到进入八十年代以来，随着新型电力半导体器件的不断发展、脉宽调制技术的不断进步以及基于瞬时无功功率理论的谐波电流瞬时检测方法的提出，使有源电力滤波器得到迅速完善和发展。
有源滤波器APF
有源电力滤波器( APF )引言谐波电流和谐波电压的出现，对于电力系统运行是一种“污染”，它们降低了系统电压正弦波形的质量，不但严重地影响电力系统自身，而且还危及用户和周围的通信系统。
近半个世纪以来，随着电力电子设备的推广应用，非线性负荷的迅速增加(例如电气机车、工业电炉等的应用)，特别是高压直流输电的运用，谐波污染问题日趋严重，并因此受到人们普遍的关注和重视。
减小谐波影响的技术措施可以从两方面入手：一是从谐波源出发，减少谐波的产生；二是安装滤波装置。
常见的滤波器包括无源滤波器、有源滤波器以及混合滤波器。
无源滤波器(PF:Passive Filter)也称为LC滤波器，是由滤波电容器、电抗器和电阻器适当组合而成的滤波装置。
无源滤波器的工业应用已经有相当长的历史，其设计方法稳定可靠、结构简单，但其滤波效果依赖于系统阻抗特性，并容易受温度漂移、网络上谐波污染程度、滤波电容老化及非线性负荷的影响。
此外，无源滤波器仅能对特定的谐波进行有效地衰减，而出于经济和占地面积方面的考虑，滤波器个数均是有限的，所以对谐波含量丰富的场合，无源滤波器的滤波效果往往不够理想。
与无源滤波器对应的是有源滤波器( APF:Active Power Filter )。
有源电力滤波器采用开关变换器消除谐波电流，克服了无源滤波器的缺点。
有源电力滤波器有着无源滤波器无可比拟的技术优势，因此越来越受到人们的关注。
1.有源滤波器的发展历史有源滤波器的思想最早出现于1969年B.M.Bird和J.F.Marsh的论文中。
文中描述了通过向交流电源注入三次谐波电流以减少电源中的谐波，改善电源电流波形的新方法。
文中所述的方法认为是有源滤波器思想的诞生。
1971 年日本的H.Sasaki 和T.Machida 完整描述了有源电力滤波器的基本原理。
1976 年美国西屋电气公司的L.Gyugyi 和E.C.Strycula 提出了采用脉冲宽度调制控制的有源电力滤波器，确定了主电路的基本拓扑结构和控制方法，从原理上阐明了有源电力滤波器是一理想的谐波电流发生器，并讨论了实现方法和相应的控制原理，奠定了有源电力滤波器的基础。
有源滤波器的研究现状综述
有源滤波器的研究现状综述作者：王海浩来源：《无线互联科技》2014年第12期摘要：由于现代电力电子技术迅速的快速发展，电力系统中的谐波危害也日益严重，为了有效的抑制谐波提高电能质量，电力有源滤波器APF应运而生，它可以有效的对无功功率和频率、幅值均变化的谐波进行实时跟踪补偿。
目前，APF已经成为电力电子技术中的一个重大研究课题。
本文介绍了有源滤波器的基本工作原理、谐波电流检测方法及补偿电流控制方法、主电路类型等。
关键词：1 有源滤波器的基本工作原理为电力有源滤波器的原理框图，它主要由两大部分组成，即指令电流运算电路和补偿电流发生电路。
其中补偿电流发生电路由三部分构成，电流跟踪控制电路、驱动电路和主电路三部分构成。
指令电流运算电路的主要作用是，从负载电流iL中分离出的基波无功电流和谐波电流，将谐波电流反极性作用，然后发出补偿电流指令信号。
电流跟踪控制电路的主要作用是，根据指令电流运算电路产生的补偿电流的指令信号，计算出主电路中各功率开关器件的PWM信号驱动主电路工作，产生实际补偿电流，因此电源电流iS中只含有基波电流有功分量，从而达到抑制和消除电网中的谐波电流与进行无功功率补偿的目的。
如上所述，电力有源滤波器的控制的关键，主要是指令电流的运算即谐波电流的产生和跟踪补偿电流的产生。
2 有源滤波器的谐波电流检测方法谐波电流产生的方法主要有以下几种：⑴基于频域运算的方法：它的基本思想是用频域滤波的方法，首先把基波电流分量和谐波电流分量从负载电流中分离出来，然后再通过计算方法把基波分解为基波有功电流分量和基波无功电流分量[2]。
其缺点是附加相移较大。
另外，电网频率的波动和电路元件参数对其滤波器特性影响较大，所以此种方法目前以较少采用[1，2]。
⑵基于瞬时无功功率的空间矢量法：基于瞬时无功功率理论的p-q法、ip-iq法以及d-q法等空间矢量法，是目前三相APF中最广的一种谐波电流检测运算方法。
其中应用最早的是p-q 法，但它仅适用于无畸变的对称三相电网；而ip-iq法对电源电压波形畸变和三相不对称电网均适用；d-q法不但适用于有畸变的不对称三相电网，而且还简化了三相对称电网无畸变情况下的指令电流运算[1]。
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有源电力滤波器的发展历史和研究现状概述
1969 年，Bird 和Marsh 等人提出通过向电网注入三次谐波电流来减少电流中
的谐波成分，从而改善电流波形的思想，这就是有源电力滤波技术的萌芽
[11]。
1971 年，日本的H.Sasaki 和T.Machida 提出有源电力滤波器技术，首次完整地描述了有源电力滤波器的基本原理：通过产生与负载谐波和无功电流大小相
等方向相反的补偿电流，来抵消负载谐波和无功电流，从而达到净化电网的目
的。
但是由于当时电力电子技术的发展水平不高，全控型器件功率小、频率
低，采用线性放大器产生补偿电流，
损耗大、成本高，因而有源电力滤波器仅局限于实验研究，未能在工业中应
用。
1976 年，L.Gyugyi 等人提出用大功率晶体管构成PWM 逆变器控制APF 来抑制谐波，引起了普遍关注，确立了有源电力滤波器的主电路的基本拓扑结构和控
制方法，从原理上阐明了有源电力滤波器是一个理想的电流发生器，并讨论了
实现方法和相应的控制原理，奠定了有源电力滤波器的基础。
80 年代以来，随着大中功率全控型半导体器件的成熟和脉宽调制(Pulse Width Modulation PWM)控制技术的进步，对有源电力滤波器的研究逐渐活跃起来。
这
一时期的一个重大突破是，1983 年H.Akagi 等人提出了“三相电路瞬时无功
功率理论”[12]，以该理论为基础的谐波和无功电流检测方法在有源电力滤波
器中得到了成功的应用，极大地促进了有源电力滤波器的发展。
随着电力电子技术的发展，特别是高功率大电流的半导体器件及可关断晶闸管(GTO)的发展以及瞬时无功功率理论提出的发展，国内外对谐波问题的研究也不
断有新的进展，近年来，国际上有关有害电流检测和抑制技术的研究更是十分
活跃，每年都有量的论文发表。
这一方面说明了这一研究的重要性，另一方面
也预示着这一领域的研究有望取得重大突破。
国外对有源电力滤波装置的开发研究工作始于20 世纪90 年代初期，到现在已进入实用化阶段。
有源电力滤波技术作为改善供电质量的一项关键技术，其补
偿范围包括谐波、无功、畸变电压等，补偿对象有工业整流负载、电弧炉以及
电气化铁道等。
在日本、美国以及德国等工业发达国家已得到了高度重视和日
益广泛的应用，APF 被公认为是今后改善电力系统电能质量的发展方向，现在
也已出现具有快速响应、稳定性高的有源滤波装置。
目前，世界上APF 的主要生产厂家有日本三菱电机公司、美国西屋电气公司、德国西门子公司等。
文献
显示，从1981 年以来，仅日本就有500 多台APF 投入运行，容量范围在
50kVA-60MVA；而在欧洲，投入运行的工业用并联APF 最大容量已经达到
610KVA[13]。