电力系统中的有源电力滤波器设计与应用
有源滤波器的工作原理及应用
有源滤波器的工作原理及应用一、概述随着电力电子技术的迅猛发展和成熟，电力系统中的大型功率电子装置日益增多，在提高工业自动化水平和效益的同时，由于是各种使用传统相控整流技术的大容量非线性负荷，在运行过程中所产生的高谐波和低功率因数的运行状态，严重危害着电力系统的安全和电网供电质量。
针对电网谐波的复杂情况而研发的有源滤波器作为一款先进的电能质量治理产品，综合了电力电子技术、数字控制技术、数字信号处理技术等前沿技术，具有较高技术含量。
二、工作原理及容量选择有源电力滤波器通过电流互感器检测负载电流，并通过内部DSP计算，提取出负载电流中的谐波成分，然后通过PWM信号发送给内部IGBT,控制逆变器产生一个和负载谐波电流大小相等，方向相反的谐波电流注入到电网中，达到滤波的目的。
1.改造项目可以通过对电网的实测，得出谐波电流。
需要测试的量有：相电流有效值：I0,电流总谐波畸变率：THDi,那么可以根据如下的公式得到谐波电流有效值：上式中，IH表示总谐波电流含量。
2.新设计项目在变压器二次侧进行集中治理时，可以通过如下公式来估算：上式中，S表示变压器容量，K表示负荷率，U表示线电压。
一般情况下，K取0.5～0.7之间；而THDi根据不同行业的负载情况取不同的经验值三、有源滤波器的发展趋势有源滤波器是改善供电质量，净化电网污染的一种有效装置，自从七十年代提出以来，有源滤波技术得到了长足的发展，越来越多的有源滤波器投入了运行，无论从现实功能还是运行功率上都有明显进步。
目前，有源滤波器已经运用在提高电能质量，解决三相电力系统中终端电压调节，电压波动抑制，电压平衡改善以及谐波消除和无功补偿等问题上。
从近年来的研究和应用可以看出，有源滤波器的发展前景如下：（1）随着新型能源的发展，有源滤波器的运用范围得到极大扩展。
特别是新型能源发电后并入电网时，有源滤波器可减少其对电网产生危害。
（2）从成本和效率，以及扩大容量来说，模块化的有源滤波器系统将得到更加广泛得运用。
有源电力滤波器控制技术的研究与应用
关键 词 ： 有源 电力滤 波器 ：空 间电压矢 量脉 宽调制 ；比例 积分控 制器
中图分类号 ： Ｔ Ｎ ７ １ ３ ＊ ． ８ 文献标识码 ： Ａ 文章编 号： １ ０ ０ ０ — １ ０ ０ Ｘ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ３ 一 ｏ ０ ２ ４ — ０ ４
第４ ８卷 第 ３期
２ ｏ １ ４年 ３月
电力 电子技 术
Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｓ
Ｖｏ １ ． ４ ８ ．Ｎｏ ． ３ Ｍａ ｒ ｃ ｈ ２ ０ １ ４
有源 电力滤波器控制技术的研究与应用
孙 曙光 ，王 景 芹 ，杜 太行 ，金 少华
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（ 河 北工业 大学 ，天津 ３ ０ ０ １ ３ ０ ）
有源电力滤波器的发展与应用
有源电力滤波器的发展与应用摘要：介绍有源电力滤波器在国外近年来的一些发展情况，介绍有源电力滤波器目前的主要研究问题、分类及其应用情况。
关键词：谐波有源电力滤波器Development and Application of APFAbstract：The information about active power filter is introduced in this paper. The main researchproblems, classify and application of active power filter in overseas are introduced. Keywords：Harmonics Active power filter1引言电力电子装置和非线性负载的普遍使用，使谐波电流和无功电流大量注入电网，严重威胁电网和电气设备的安全运行与正常使用，对谐波无功进行滤波和补偿已成为电力电子技术、电力系统、电气自动化、理论电工等领域中的重要研究课题。
使用无源滤波装置来解决无功和谐波问题存在许多缺点。
如无源滤波器的设计大多针对特定频率的谐波，只能滤除特定次谐波，存在着与电网发生谐振的可能性；并且对电网阻抗和频率变化十分敏感；体积大、损耗大等等。
为解决这一问题，人们做了许多研究与探讨，其中具有代表意义的是有源电力滤波器[1]。
从目前国外的使用情况来看，利用有源电力滤波器进行谐波和无功补偿是今后的一个发展趋势。
有源电力滤波器是一种动态抑制谐波和补偿无功的电力电子装置，它能对频率和大小都变化的谐波和无功进行补偿，可以弥补无源滤波器的缺点，获得比无源滤波器更好的补偿特性，是一种理想的补偿谐波装置[2]。
早在70年代，有源电力滤波器的基本原理和主电路拓扑结构就已被确定[3]，但由于受当时的技术条件限制，未能使有源电力滤波器得以实施。
进入80年代后，新型电力电子器件的出现、PWM控制技术的发展以及瞬时无功功率理论的提出，极大地促进了有源电力滤波器技术的发展。
机车用分电器的有源滤波器设计与优化
机车用分电器的有源滤波器设计与优化引言机车作为一种重要的交通工具，在现代社会中起着重要的作用。
然而，机车发动机所产生的电磁干扰问题一直存在，对机车电子设备的正常工作产生了不利影响。
为解决这个问题，研发出高效的有源滤波器变得非常关键。
本文将探讨机车用分电器的有源滤波器的设计与优化方法。
一、机车用分电器的有源滤波器概述1.1 分电器的作用机车用分电器负责将主要的电能提供给机车电力系统，同时还要保证电能的质量，在提供电能的同时需要滤除电磁干扰等杂波。
1.2 有源滤波器的作用有源滤波器是一种能够在特定频率范围内对电磁干扰进行有效滤除的电子设备。
它通过对输入信号进行信号处理和复合滤波，能够抵消噪音并提供更好的信号质量。
二、有源滤波器的设计原理2.1 分析机车电力系统的特点机车电力系统具有复杂的电路结构和多种不同的电子设备，这些设备对电能的需求和质量都有具体要求。
因此，有源滤波器的设计需要充分考虑这些因素。
2.2 选择滤波器的类型和参数根据机车电力系统的特点，我们可以选择合适的滤波器类型和参数。
例如，针对电磁干扰的滤波器可以选择带通滤波器或带阻滤波器，根据需求确定滤波器的中心频率、带宽和阻尼系数等参数。
2.3 有源滤波器的电路设计有源滤波器的电路设计包括选择合适的操作放大器、电阻、电容和电感等元件，并根据具体需求进行电路拓扑设计和参数调优。
三、有源滤波器的优化方法3.1 参数优化在设计有源滤波器时，需要对滤波器的参数进行优化。
可以采用遗传算法、模拟退火算法等优化算法进行参数优化，以实现满足机车电力系统要求的滤波性能。
3.2 电路拓扑优化除了参数优化，有源滤波器的电路拓扑也是需要优化的重要部分。
通过改变电路拓扑或引入新的电路结构，可以提高滤波器的性能，使其更加适应机车电力系统的需求。
3.3 尺寸和重量优化在设计有源滤波器时，还需要考虑尺寸和重量的因素。
尺寸和重量的优化可以通过选择合适的材料、进行结构设计和布局优化等手段实现，以提高滤波器的集成度和可靠性。
电力系统中的有源滤波器参数设计研究
电力系统中的有源滤波器参数设计研究近年来，随着电力系统的不断发展和变革，电力质量问题越来越引起人们的关注。
在电力系统中，电源、负载和传输线等各种元件会引入各种电力质量问题，如谐波、闪变和电压波动等。
这些问题不仅会损害用户设备的正常运行，还会对整个电力系统的稳定性造成威胁。
为了解决这些问题，有源滤波器作为一种主动滤波技术逐渐成为电力系统中的重要组成部分。
有源滤波器是一种能够主动调节输出电流和电压来对电力系统中的电力质量问题进行补偿的装置。
它利用电子元件操纵电流和电压的相位和幅值，以实现对谐波等问题的抑制和调节。
有源滤波器的核心部件是控制器和功率电子开关。
控制器根据输入电流和电压的信号进行计算和控制，而功率电子开关则负责实际进行电流和电压的调节。
在设计有源滤波器的参数时，需要考虑诸多因素。
首先是谐波的类型和频率范围。
电力系统中的谐波有不同的类型，如2次、3次、4次和5次谐波等，它们对电力系统的影响不同。
因此，在设计有源滤波器时，需要根据实际情况选择适当的谐波类型和频率范围。
其次是滤波器的带宽和响应时间。
有源滤波器的带宽决定了它对谐波信号的滤波效果，而响应时间则决定了滤波器的动态性能。
在设计参数时，需要综合考虑这两个因素，以使有源滤波器既能够滤除谐波，又不会引入额外的延迟时间。
最后是滤波器的功率容量。
有源滤波器需要消耗一定的功率来进行补偿和调节，因此需要具备足够的功率容量。
在设计参数时，需要根据电力系统的负载情况和谐波水平来确定滤波器的功率容量，以确保其能够正常运行。
除了上述因素外，有源滤波器的设计还需要考虑其他方面的问题。
例如，滤波器的可靠性和稳定性对整个电力系统的运行至关重要。
因此，在设计参数时，需要选用高质量的电子元件和合理的电路结构，以提高滤波器的可靠性和稳定性。
此外，有源滤波器的效率和成本也是需要考虑的因素。
高效率的滤波器能够减少能源消耗，降低运行成本，而低成本的滤波器则能够降低投资费用。
在设计参数时，需要在效率和成本之间进行权衡，以满足不同用户的需求。
注入式有源电力滤波器的关键技术研究与工程应用的开题报告
注入式有源电力滤波器的关键技术研究与工程应用的开题报告标题：注入式有源电力滤波器的关键技术研究与工程应用背景介绍：随着电力电子技术的发展和普及，各种非线性负载大量涌现，例如UPS、变频空调、电焊机等，这些负载使得电力系统出现了大量的谐波和噪声，严重影响了电力系统的安全、可靠、稳定运行。
为此，注入式有源电力滤波器 (Active Power Filter, APF)成为解决这些问题的有效手段。
研究内容：本课题主要研究注入式有源电力滤波器的关键技术及其在工程中的应用，具体包括以下内容：1.注入式有源电力滤波器的原理及其控制策略。
2.注入式有源电力滤波器的核心器件和电路设计。
3.注入式有源电力滤波器的性能分析和仿真。
4.注入式有源电力滤波器的实验验证和优化。
5.注入式有源电力滤波器在工业领域的应用研究。
研究意义：研究注入式有源电力滤波器的关键技术及其应用，对于提高电力系统的质量，保障电力系统的安全、可靠、稳定运行具有深远的意义。
同时，对于推动我国电力电子技术的发展，提高我国电力电子产业的水平，也有着积极的促进作用。
研究方法：本项目将采用理论分析与实验验证相结合的研究方法。
首先，通过对注入式有源电力滤波器的原理进行分析和探讨，确定其控制策略; 接着进行电路设计，搭建实验平台，进行性能仿真和实验验证。
最后，将注入式有源电力滤波器应用到真实工业领域中，对其性能进行优化和评价，为电力系统的优化提供有力的支撑。
预期成果：本项目的预期成果包括：1. 注入式有源电力滤波器的设计和控制策略研究报告。
2. 注入式有源电力滤波器的性能分析及仿真数据。
3. 注入式有源电力滤波器的实验验证数据和分析报告。
4. 注入式有源电力滤波器在工业领域的应用研究成果。
时间安排：本项目的时间安排如下：1.文献综述和项目确定：2周。
2.注入式有源电力滤波器的原理和控制策略研究：4周。
3.注入式有源电力滤波器的核心器件和电路设计:4周。
4.注入式有源电力滤波器的性能分析及仿真:4周。
有源电力滤波器在配网电能质量控制中的应用
有源电力滤波器在配网电能质量控制中的应用摘要：对于整个电网而言，当非线性电力用户负荷出现后会产生谐波电流，电网电压发生畸形的几率较高，严重影响了同线路相关用户的电力质量。
长时间以来，在电力系统中谐波治理问题都是一项十分关键的任务。
传统谐波治理处理方式，主要是采用以LC无源元件为核心的谐振装置，将其进行并联，利用无源支路完全吸收低阻特性的谐波。
谐振条件对线路阻抗的影响较为深刻，很容易因为失谐致使滤波效果差强人意。
随着PWM技术、全控性电力半导体器件的日益成熟，各种新型电力谐波治理装置不断涌现，其中具有代表性的是有源滤波器（APF）。
重复控制这种控制算法主要是以内模原理为基础，其可以精准跟踪周期性的参考信号，具有实现难度小、结构简单的特点，因此积极运用于有源电力滤波器中。
关键词：有源电力滤波器；配网；电能质量；应用1有源电力滤波器有源电力滤波器是一种谐波电流滤波装置，它将补偿后的谐波电流引入电网，用于抵消负载形成的谐波电流。
它具有高机动性和快速响应，可以实现适度补偿，并且不会改善电网的电容性组件。
它比无源滤波器具有更好的滤波效果，但成本较高。
与无源滤波器（下称功率因数）相比，有源滤波器（下称APF）具有以下优点：a）滤波特性不受系统软件特性阻抗的影响。
b）与系统特性阻抗不易产生串联或串联谐振，系统结构的变化不会影响修复的实际效果。
c）原则上，它比功率因数更优秀，可以用一个设备完成对每个谐波的处理。
d）动态调节已经完成，可以快速响应谐波数量和大小的变化。
e）因为设备本身可以完成输出限制，所以即使谐波分量扩大，也不会加载。
f）它具有各种补偿功能，可以补偿无功负载和负序。
g）能够对多个谐波源进行统一调节。
2有源电力滤波器在配网电能质量控制中的应用2.1单相并联型APF的设计2.1.1基于变换器直流侧电压的谐波电流检测法并联型APF的变换器直流侧都有一个大电容，用于储存电能，其大小影响补偿效果。
基于变换器直流侧电压的谐波电流检测法的思路是，将电容电压与设定的参考电压相比较，得到含有扰动量的信号，将该信号馈送到一个PI控制器中，该控制器能调整输入信号得到无扰动的输出信号，该输出信号就是负载电流基波分量的幅值。
ANAPF有源电力滤波器应用
企业要求摘录
•
2007年4月上海申通地铁集团有限公司 发布的《上海轨道交通无功补偿及谐波支 路指导意见》中明确指出，设计方案中“ 取消传统的无功补偿设计方案”，“新建 线路的设计中应统一采用：串接电抗器的 无功补偿装置（失谐无功补偿装置）与有 源滤波器并联使用的设计方案”。
2
安科瑞APF产品介绍
谐波的危害
重要设备用电受到影响 与补偿电容发生谐振 带来谐波电压： 整流设备故障、误触发 、控制器故障
电缆： 损耗、温升、绝缘 变压器： 损耗、温升、噪声
国家电能质量标准
1988年颁布《电网电能质量技术监督管理规定》
确定原则: “谁干扰，谁污染，谁治理”
迄今为止，已经制定并颁布系列电能质量标准
技术优势
拓朴结构
采用DSP＋FPGA全数字控 制方式和大功率IGBT驱动 控制；
显示和操作
采用7英寸大屏幕彩色触摸 屏，便于手动操作和运行信 息监控；
软件算法
比较流行的闭环谐振控制 算法，针对性强，控制精 度高；
产品升级
完全自主研发，深刻理解产 品部件，技术和产品持续升 级
功能
可实现多种谐波同时补偿， 也可对指定次进行滤除，可 与无源滤波器配合使用；
ANAPF150-380/AGL
ANAPF150-380/BGC ANAPF150-380/BGL
150A
150A 150A
380V
380V 380V
3P3L
3P4L 3P4L
立柜式
立柜式 立柜式
负载侧
电网侧 负载侧
800×800×2200
800×800×2200 800×800×2200
ANAPF200-380/AGC
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电力系统中的有源电力滤波器设计与应用
在现代社会中，电力系统是不可或缺的基础设施。
随着电子设备的普及和电网
负荷的不断增加，电力系统中的电力质量问题越来越突出。
其中，谐波和电力负荷的非线性特点是导致电力质量下降的主要原因之一。
为了解决这些问题，有源电力滤波器应运而生。
有源电力滤波器是一种能够主动感应和抵消电网中谐波成分的电力设备。
它通
过对电网中的谐波成分进行测量和分析，然后根据测量结果产生相应的逆谐波电流，将谐波电流与电网中的谐波电流相互抵消，以实现电力质量的提高。
在有源电力滤波器的设计中，核心问题是选择合适的控制策略和滤波器参数。
目前，常用的控制策略包括电压型控制和电流型控制。
其中，电压型控制是指根据电网电压的波形来生成滤波器的控制信号，而电流型控制则是根据电网电流的波形来生成滤波器的控制信号。
这两种控制策略都有各自的优缺点，根据具体的应用场景选择合适的控制策略非常重要。
另外，滤波器的参数选择也是有源电力滤波器设计中的关键问题。
滤波器的参
数包括滤波器的谐振频率、谐振频率附近的带宽、滤波器的增益等。
合理选择这些参数可以使得滤波器具有较高的谐波抑制能力和较好的动态响应特性。
除了设计和选择合适的控制策略和滤波器参数外，有源电力滤波器的应用也是
需要注意的。
一般情况下，有源电力滤波器是与负载并联连接的，以实现对负载侧谐波的抑制。
然而，在实际应用中，有源电力滤波器也可能会对电力系统产生一定的影响。
因此，在选择有源电力滤波器时，需要考虑电力系统的稳定性、滤波器的可靠性和能耗等因素。
有源电力滤波器在电力系统中的应用非常广泛。
例如，在电力工厂中，有源电
力滤波器可以用于电动机的启动和调速系统中，以改善电动机的电力质量和运行稳定性。
在工业生产中，有源电力滤波器可以用于电气设备的保护和维护，以减少谐
波对设备的影响，提高设备的可靠性和寿命。
此外，有源电力滤波器还可以用于电网中的充电桩和新能源发电系统中，以满足电动车充电和新能源发电的需求。
总之，有源电力滤波器是一种有效的解决电力质量问题的技术手段。
在设计和应用有源电力滤波器时，需要考虑控制策略、滤波器参数以及电力系统的影响等多个因素。
通过合理设计和应用有源电力滤波器，可以有效降低谐波对电力设备的影响，提高电力系统的可靠性和稳定性。