有源电力滤波器电路拓扑研究综述
基于FPGA的模块化有源电力滤波器研究
基于FPGA的模块化有源电力滤波器研究
【摘 要】本文针对大容量非线性负载谐波补偿问题，提出了基于FPGA的有源电力滤波器（APF）模块化控制策略，给出了系统结构拓扑，详细阐述了控制系统的硬件电路和软件设计。实验结果证明，所提出的模块化有源电力滤波器方案适用于大容量谐波补偿，并可以提高系统的稳定性和安全性。
【关键词】有源电力滤波器；模块化；均流控制；FPGA
0 引言
随着非线性负载在配电网中的应用日益广泛，电能质量严重恶化，而工业发展对电能质量提出了更高的要求，对电网谐波的限制也越来越严格[1]。有源电力滤波器（APF）是解决谐波问题的理想设备，理论上可以补偿任意次数的谐波电流和无功功率，具有良好的动态性能，受到广泛的关注。单因其造价和技术原因，特别是容量的问题，在大功率应用领域受到制约[2-3]。
目前，大容量APF的研究取得了较多成果如混合型APF，但因其无源部分参数设计难度大，而且容易发生谐振等缺陷，缺乏通用性；多电平APF具有单机容量大的优点，但电路控制不仅复杂而且对可靠性要求很高，价格也比较昂贵。多模块并联APF则比较灵活，可以应用于不同容量的谐波抑制场合，而且有利于标准化大规模生产。[4-5]
本文提出基于FPGA为核心控制芯片的新型模块化APF，FPGA具有设计灵活、速度快、不受干扰的特点；按模块容量比例均流控制策略不仅可以增加了设备谐波补偿的能力，而且提高了设备的可靠性和安全性。实验结果验证了理论分析的正确性。
1 原理、结构和控制方法
本文中的有源电力滤波器实现完全模块化，基本结构如图1所示，装置由两部分组成：一为装置的控制系统；二是装置的功率模块。其中功率模块中集成了一个模块级别的FPGA控制系统、IGBT功率模块、直流侧并联电容和交流侧接入电感。各个模块之间为并联连接，当单个模块的容量不能满足系统谐波补偿要求，装置需要扩容时，只要增加装置的功率模块就可以了，使得装置可以广泛适用于各种不同容量的谐波抑制场合。
一种新颖的并联混合有源电力滤波器设计研究
２００８年８月
第８期（总第１１７期） 广西轻工业
ＧｕＡＮＧｘＩ Ｊ０Ｉ ＮＡＬ ０Ｆ ＬＩＧＨＴ ＩＮＤｕｓＴＲＹ 机械与电气
一种新颖的并联混合有源电力滤波器设计研究
闫琴
（宁夏银南供电局调通中心，宁夏吴忠７５１ １ＯＯ）
【摘 要】对电容注入方式的并联混合型有源电力滤波器的电路结构、工作原理、谐波检测方法、控制方式、电路设计进行
了理论分析。设计了一种电容注入式的并联混合型有源电力滤波器电路，这种拓扑结构的有源电力滤波器对电力系统中的谐波抑
制具有较好的效果。
【关键词】有源电力滤波器；并联混合
【中图分类号】ＴＳ２０６ 【文献标识码】Ａ 【文章编号】 １００３—２６７３（２００８）０８—４６—０２
１ 并联混合型有源电力滤波器的结构和原理
并联混合型有源电力滤波器是一种补偿电流型谐波负载
的有效装置。单独使用的并联型有源电力滤波器由于承受基波
电压，容量比较大，造价较高。为了降低装置容量，减少成本，采
用并联混合型的更为合适。并联混合型的拓扑结构也有多种，
国内外有许多学者对其进行研究。如图１所示是本文研究的一
种电容注入式的并联混合型有源电力滤波器电路结构图。
：蛙 ，蹦 ｒ嚣
●－－＿Ⅳ－－＿．－＿Ⅳ一Ⅳ＿・…＿－－．・一．＿．－．・－．一・＿．．・．ⅣＪ 图１电容注入式并联混合型有源电力滤波器电路结构图
图１所示的方式是有源滤波器和多组ＬＣ无源滤波器并
联使用。ＬＣ无源滤波器包括多组单调谐滤波器和高通滤波器，
对于三相桥整流电路这样的谐波源，ＬＣ滤波器典型的组成包
括５次、７次及高通滤波器，有时包括１ １次甚至１３次滤波器。
这样可以通过无源滤波器将谐波源产生的谐波大量滤除，而有
源滤波器只需补偿ＬＣ滤波器未能补偿的谐波，这样一个混合
系统性能好于只使用ＬＣ滤波器的结构，而有源滤波器只需提
供较小的补偿电流，因而容量不需要很大，造价也可以降低。
并联型有源电力滤波器的逆变器并联在电网中，整个滤波
有源电力滤波器的一种新型控制方法研究
２００６年第２１卷第３期 （总第７６期） 电 力 学报 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＰＯＷＥＲ Ｖｏ１．２１ Ｎｏ，３ ２００６ （Ｓｕｍ．７６）
文章编号：１００５—６５４８（２００６）０３—０３１７—０２
有源电力滤波器的一种新型控制方法研究
王旭东， 聂志荣
（忻州供电分公司，山西忻州０３４１００）
Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｏｎ ａ Ｎｅｗ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｍｅｔｈｏｄ Ａｐｐｌｉｅｄ ｆｏｒ ＡＰＦ
ＷＡＮＧ Ｘｕ—ｄｏｎｇ， ＮＩＥ Ｚｈｉ—ｒｏｎｇ （Ｘｉｎｚｈｏｕ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ Ｓｕｂ－Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｘｉｎｚｈｏｕ ０３４１００，Ｃｈｉｎａ）
摘要： 提出１种用于有源电力滤波器的新型控
制方法，其特点是无需进行瞬时无功计算，且容易
实现，尤其适合于单相电路。文章给出了理论分析
和数值仿真结果。
关键词： 有源电力滤波器；控制方法；瞬时无功； 单相电路
中图分类号：ＴＮ７１３ ，８ 文献标识码：Ａ
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ａ ｎｅｗ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ
ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｆｏｒ ａｃｔｉｖｅ ｐｏｗｅｒ ｆｉｌｔｅｒｓ，Ｔｈｉｓ ｍｅｔｈｏｄ
ｄｏｅｓｎ’ｔ ｎｅｅｄ ｔｏ ｕｔｉｌｉｚｅ ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｙ ｏｆ ｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓ ｒｅ—
ａｃｔｉｖｅ ｐｏｗｅｒ，ａｎｄ ｃａｎ ｂｅ ｒｅａｄｉｌｙ ａｃｈｉｅｖｅｄ．Ｔｈｅｒｅ—
ｆｏｒｅ，ｔｈｅ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ ｓｕｉｔ—
ａｂｌｅ ｆｏｒ ｓｉｎｇｌｅ ｐｈａｓｅ ｃｉｒｃｕｉｔｓ．Ｄｅｔａｉｌｅｄ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ
ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｒｅ ｐｒｏｖｉｄｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｐａ—
ｐｅｒ． Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ： ａｃｔｉｖｅ ｐｏｗｅｒ ｆｉｌｔｅｒ（ＡＰＦ）；ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｅｔｈｏｄ；ｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｐｏｗｅｒ；ｓｉｎｇｌｅ ｐｈａｓｅ
APF应用
有源电力滤波的简介及应用
摘要：随着非线性负荷的不断增加，公用电网中的高次谐波分量日益增多，电能质量日趋下降，严重影响了正常的用电秩序。目前采用的电力滤波技术，是消除电网中高次谐波分量的措施。该文介绍了有源电力滤波器的简介及应用。
关键词：有源电力滤波 应用
0 引言
在配电网中，电压和电流的波形应是正常的正弦波，然而随着现代化生产和电子技术的发展，工矿企业中大量采用的整流换流装置，冶金机械行业中大量采用电弧炉、轧机、变频器；化工行业中大量采用整流、电石炉、电焊设备；石化行业采用的机泵变频调速装置，其三相桥式可控整流注入大量5 次谐波；交通中运输中的电气机车、电车、地铁、轨道交通中大量采用的都是整流装置，这些电气设备均属非线性负荷，其电压和电流均会发生不同程度的畸变。畸变后的波形中含有高次谐波，其中还包括家用电器在内的由整流和变频引起的小容量的高次谐波，这些高次谐波产生的谐波电流进入配电网络，使电网的安全运行受到严重影响，使电能质量受到污染。
谐波源主要有：电气化铁路沿线的牵引站，冶金冷轧生产线的轧机和真空烧结炉炉体设备，半导体生产工艺中的炉体设备，特别是铁路的木林牵引站，注入电网的谐波和负序（基波）影响了地区电网的电压质量和电网的安全运行。随着空港物流和临空经济的发展，电压质量的优劣是供电企业优质服务工作的重要组成部分，因此根治谐波污染已是十分重要的问题。
1 高次谐波对电气设备的直接危害
交流电网的电压畸变会引起常规变流器控制角的触发脉冲间隔不等，并通过正反馈而放大系统的电压畸变，使整流器工作不稳定；而对逆变器则可能发生连续的换相失败而无法正常工作，甚至损坏换相设备。
三次及其倍数次的高次谐波对星形连接的变压器，当绕组中性点接地，其电网中分布电容较大，或安装了中性点接地的并联电容时，会形成3 次谐波振荡，使变压器附加损耗大大增加。对三角形连接的变压器会使其在绕组中形成环流，使绕组过热，而且谐波电流使变压器的铜损和铁损大大增加。高次谐波电流在电动机中产生的集肤效应、磁势涡流等，随着频率增高而使电动机铁芯和绕组中的附加损耗增大，在电动机启动时易发生脉动，干扰力矩使电动机产生较大的噪音。由于电动机负荷很大，高次谐波产生的附加损耗在电力负荷中的影响十分显著。
三电平有源电力滤波器的无差拍控制研究
第５期 ２０１３年９月 电 源 学 报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ ＮＯ．５ Ｓｅｐ．２０１３
三电平有源电力滤波器的无差拍控制研究
朱日升，康劲松，卢文建
（同济大学电子与信息工程学院电气工程系，上海２０１８０４）
摘要：对三电平主电路拓扑结构的并联型有源电力滤波器进行研究．首先介绍了其谐波电流检测方法、三电平 主电路数学模型以及无差拍控制策略。针对三相三线制有源电力滤波器，根据所建立的主电路基于ａｂｅ三相和ｄ－ｑ 旋转坐标系下的数学模型．详细阐述了无差拍控制的原理、主电路的离散化模型。并分别提出非线性负载稳定和突 变两种运行情况下谐波电流的预测算法。基于ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｒｎｕｌｉｎｋ系统仿真分析结果，表明，所提出的无差拍控制方 法能很好地保证控制系统的精度和动态响应的速度。 关键词：无差拍控制；有源电力滤波器：三电平；谐波电流预测 中图分类号：ＴＭ７１４．３ 文献标志码：Ａ 文章编号：２０９５—２８０５（２０１３）０５—００１４—０７
引言
近年来，电网中的整流器、电弧炉、变频器以及
各种电力电子装置不断增加，这些负载非线性、冲
击性和不平衡性的用电特性，使电网受到了越来越
严重的谐波污染。有源电力滤波器（ａｃｔｉｖｅ ｐｏｗｅｒ
ｆｉｌｔｅｒ，ＡＰＦ）作为谐波抑制的装置得到了广泛的研究
和应用。其主要原理是在电网中注入一个与负载谐
波电流大小相等、方向相反的补偿电流，从而达到
消除谐波电流的目的【ｌ】。因此，ＡＰＦ采样电流的准确
获取与控制信号的实时输出是影响其滤波性能的
主要环节。目前，已经成熟的ＡＰＦ控制策略有滞环
控制、三角波控制、ＰＩ控制、重复控制等，基于人工
神经网络的自适应控制和滑模控制尚处于实验室
研究阶段【２】。
有源电力滤波器能否快速准确跟踪指令信号
是影响其性能的关键［３】。无差拍控制作为一种新兴
的控制方法，其具有数学推导严密、跟踪精度高、动
态响应速度快等优点。近年来得到了广泛的关注。
煤矿1140V有源电力滤波器的研究
煤矿技术
煤矿１ １ ４０Ｖ有源电力滤波器的研究
刘红丽 卜建亮
（陕西长武亭南煤业有限责任公司，陕西咸阳７１ ３６０２）
【摘要】文章围绕煤矿供电系统中谐波的原因和危害，介绍
了有源电力滤波器的优势、技术方案和关键技术。
【关键词】谐波；危害；成因；有源电力滤波器
１引言
煤矿谐波含量超标将严重威胁矿井供电安全，目前针对煤矿的
谐波装置为无源滤波装置，但存在着体积大、重量重等缺点。而有
源电力滤波器（ＡＰＦ）则可以实现谐波自动跟踪滤波，且体积小、重 量轻 我国对煤矿业ｌ１４０Ｖ供电系统ＡＰＦ的研究还主要集中在试验
研究阶段，此项目的成功应用将推动我国ＡＰＦ在煤矿行业的全面普
及。同时在石油抽油机、铁路电力机车牵引站、制造业中频炉等用
电环境中具有很大的需求市场。
２煤矿供电系统中谐波的原因和危害
随着电力电子技术的发展，煤矿供电系统中大量的采用含半导 体的非线性元件的负载，例如矿井提升机、通风机、主排水泵、带
式输送机、架线式电机车等设备节能和控制用的电力电子设备，诸
如各种变频器、交直流换流设备、变流器、整流设备、软启动设备
等。它们都会在电网中产生不同频率和幅值的谐波。
煤矿供电网络谐波的危害主要是造成电网的功率损耗增加，设
备寿命缩短，接地保护功能失灵，遥控功能失常，线路和设备过热
等，还会引起变电站局部的并联或串联谐振，造成电力互感器、变
电站系统中的设备和元件产生附加的谐波损耗，从而造成供电网络
设施损坏、元器件老化．造成电子保护装置误动作，增大附加磁场
的干扰等。
３有源电力滤波器的优势 有源电力滤波器是电力系统中重要的电力电子技术应用装置，
是保证电力系统良好运行环境和城市电网改造所迫切需要的技术手
段。与传统的无源电力滤波器相比，有源电力谐波抑制装置具有下
列优势：（１）对频率和大小变化的谐波进行动态补偿，反应快；（２）
所需贮能元件容量较小；（３）即使谐波电流过大，抑制装置也不会
三相四线制有源电力滤波器的研究
第２３卷第５期 ２０１０年ｌ０月 常州工学院学报
ＪｏｕｌＴｌａｌ ｏｆ Ｃｈａｎｇｚｈｏｕ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖｏ１．２３ Ｎｏ．５ Ｏｃｔ．２０ｌ０
三相四线制有源电力滤波器的研究
庄华 肖贤建
（常州工学院电子信息与电气工程学院，江苏常州２１３００２）
摘要：单周控制方法已经在有源电力滤波器中得到了一定的应用，文章将四桥臂三相四线制有 源电力滤波器的主电路分为三相桥和Ｎ相半桥两个独立的子电路，同时为了降低三相桥的开关频 率，对其采用矢量单周控制模式，而Ｎ相半桥仍采用一般的单周控制方式。推出了各自的控制方 程和控制电路，并进行整体电路的仿真研究。采用该方法电路简单，不仅可以有效地补偿系统的三 相谐波电流、补偿中线电流，还可以减少开关损耗。
关键词：有源电力滤波器；矢量单周控制；三相四线制；开关损耗 中图分类号： ６；ＴＮ７１３ 文献标志码：Ａ 文章编号ｉ１６７１—０４３６（２０ｌ０）０５—００３８—０６
Ａ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅ Ｆｏｕｒ－ｗｉｒｅ Ａｃｔｉｖｅ Ｐｏｗｅｒ Ｆｉｌｔｅｒ
ＺＨＵＡＮＧ Ｈｕａ ＸＩＡＯ Ｘｉａｎ－ｊｉａｎ
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃ＆Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈａｎｇｚｈｏｕＩｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｚｈｏｕ ２１３００２）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｐｒｏｐｏｓｅｓ ｐａｒｔｉｔｉｏｎｉｎｇ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｃｉｒｃｕｉｔ ｏｆ ｔｈｒｅｅ・－ｐｈａｓｅ ｆｏｕｒ・－ｗｉｒｅ ＡＰＦ ｗｉｔｈ ｆｏｕｒ－ｌｅｇ ｉｎｔｏ ｔｗｏ ｓｕｂ・ｃｉｒｃｕｉｔｓ．Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｓｗｉｔｃｈ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ，ｔｈｒｅｅ—ｐｈａｓｅ ｂｒｉｄｇｅ ｉｓ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｂｙ ｏｎｅ—ｃｙｃｌｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｅｔｈｏｄ ｗｉｔｈ ｖｅｃｔｏｒ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ｂｕｔ Ｎ—ｐｈａｓｅ ｈａｌｆ－ｂｒｉｄｇｅ ｉｓ ｓｔｉｌｌ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｏｒｄｉｎａｒｙ ｏｎｅ—ｃｙｃｌｅ ｃｏｎ－ ｔｒｏ１．Ａｆｔｅｒ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｅｑｕａｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｃｉｒｃｕｉｔｓ ｏｆ ｅａｃｈ ｓｕｂ—ｃｉｒｃｕｉｔ ａｒｅ ｓｅｔ ｕｐ，ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｏｖｅｒａｌｌ
谐波治理首选：有源电力滤波器
谐波治理首选：有源电力滤波器
安科瑞王志彬2019.03
有源电力滤波器是在无源滤波器的基础上发展来的治理谐波的设备。其工作原理是实时检测电网
中负载电流，以特别快的速度分离出谐波电流分量，并依据谐波电流的大小发出控制指令，实时产生
大小相等与方向相反的补偿电流注入到电网中，实时瞬时抵消滤除谐波电流与无功补偿。因其设备电
力电子组成是比较复杂的，耐压和使用寿命也较长，所以其格也较昂贵。
有源电力滤波器是面向二十一世纪，是破传统的电容、电抗无功补偿理论的一种高新的技术产品。
她集电力电子技术、计算机技术与现代控制技术于一体，采用当前最先进的控制算法消除电网谐波，
实时检测电网中由非线性负载产生的电流波形，动态生成反向谐波电流，用以补偿负载谐波电流。具
有响应速度快、滤波范围广、滤波效率高、不受传统参数影响以及体积小等优点。并完全遵循国家对
于治理谐波的标准。
有源电力滤波器其治理谐波的精确度是特别高的，几乎可以达到95%以上，而且谐波治理的范
围比较广阔，能够有效治理2-60次谐波。有源谐波能改善用电系统中的用电不平衡状况，自动消除
谐振，保障设备及系统安全运行。她具有完善的智能操作系统，采用最新型7寸全彩触摸屏的智能操
作单元，界面友好，操作简单方便;显示界面可实时显示电压、电流、负载谐波和设备输出谐波等波
形、幅值及频谱等各类参数;实时故障记录和事件记录。
此外，有源电力滤波器具有很好地可扩充性，在现有的基础上可以根据市场的需求进行一定的扩
展，比如说增加一些监控保证工作人员及时监控其工作。还能够过远程控制来进行远距离操作，大大
提高了谐波治理的工作效率。
安科瑞ANAPF有源电力滤波器
1、概述
1.1谐波的产生
电力系统中理想的电压、电流波形都是频率为50Hz的正弦波，但是非线性电力设备（大功率可
控硅、变频器、UPS、开关电源、中频炉等）的广泛应用产生了大量畸变的谐波电流，谐波电流耦合
在线路上产生谐波电压。对非正弦的畸变电流作傅立叶级数分解，其中频率与工频相同的分量为基波，
有源电力滤波器与高压变频器结合应用研究
技术与应用
有源电力滤波器 与高压变 ＿］同 匹：ｌ艾 频器结合应用研究
王西前
（上海追日电气有限公司，上海２００３３１）
摘要 根据目前很多大中型企业使用的高压变频器存在的问题，如电网的谐波污染、电网功
率因数低，提出了将有源电力滤波应用在高压变频器上。将有源电力滤波器和高压变频器结合起
来应用，能很好地实现节能减排，还能减小用电设备对电网的谐波污染和提高自身的功率因数。 关键词：有源滤波器；高压变频器；谐波补偿；功率因数
Ａｃｔｉｖｅ Ｐｏｗｅｒ Ｆｉｌｔｅｒ ａｎｄ ｔｈｅ Ｈｉｇｈ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｉｎｖｅｒｔｅｒ Ｃｏｍｂｉｎｅｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ
ＷａｎｇＸｉｑｉａｎ （Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｓｕｒｐａｓｓ Ｓｕｎ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２００３３ １）
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ａｔ ｐｒｅｓｅｎｔ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｍａｎｙ ｌａｒｇｅ ａｎｄ ｍｅｄｍｍ—ｓｉｚｅｄ ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ ｕｓｅ ｈｉｇｈ ｖｏｌｔａｇｅ ｉｎｖｅｒｔｅｒ ｏｆ
ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｐｒｏｂｌｅｍｓ，ｓｕｃｈ ａｓ ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ ｇｒｉｄ ｈａｒｍｏｎｉｃ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ，ｐｏｗｅｒ ｄ ｐｏｗｅｒ ｆａｃｔｏｒ ｌｏｗ，ａｎｄ ｐｕｔｓ ｆｏｒｗａｒｄ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ａｃｔｉｖｅ ｐｏｗｅｒ ｆｉｌｔｅｒ ｉｎ ｔｈｅ ｈｉｇｈ ｖｏｌｔａｇｅ ｉｎｖｅｒｔｅｒ．Ｔｈｅ ａｃｔｉｖｅ ｐｏｗｅｒ ｆｉｌｔｅｒ ａｎｄ ｔｈｅ ｈｉｇｈ ｖｏｌｔａｇｅ
ｉｎｖｅｒｔｅｒ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｔｏ ｕｓｅ，Ｃａｎ ｗｅｌｌ ｒｅａｌｉｚｅ ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎｓ，ｓｔｉｌｌ ｃａｎ ｒｅｄｕｃｅ ｐｏｗｅｒ
ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｅｑｕｉｐｍｅ￣ｔｏ ｐｏｗｅｒ ｏｆｔｈｅ ｈａｒｍｏｎｉｃ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ａｎｄ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅｉｒ ｏｗｎ ｐｏｗｅｒ ｆａｃｔｏｒ．
有源电力滤波器直流侧电压控制技术的研究
有源电力滤波器直流侧电压控制技术的研究
摘要：随着电网中谐波污染问题的日益严重，如何消除其不利影响成为一个需要解决的重要问题。有源电力滤波器（APF，active power filter）由于其良好的谐波补偿及无功功率补偿等能力，加之其能增强电网可靠性，被认为是解决谐波问题的最有效手段，因此引起了广泛关注和研究。有源电力滤波器在工作时，直流侧和交流侧会存在一系列的能量交换等因素会引起直流侧电容电压的波动，该波动会对 APF 的补偿性能、稳定运行等造成影响，因此需对直流侧电压进行控制。本文选择中点电容式三相四线制并联型有源电力滤波器作为研究对象，在直流侧电压的最小电压值自适应控制等方面展开了工作。
关键词：有源电力滤波器，自适应控制，直流侧电压，控制技术
1.引言
1.1谐波的概念
因为大量电力电子设备等非线性设备的使用造成了大量的谐波，由于这些谐波的存在，提供给用户使用的并不是电压和电流同频同相的标准的（50Hz 或
60Hz）正弦波电源，电网电流和电压会产生畸变，电网中除了理想的基波成分，还含有高次成分，即谐波成分。谐波在 IEEE 标准 519-1981 中定义为：“谐波的频率是基波频率的整数倍，是正弦波”。
电网谐波污染最原始的跟踪和观察起源于二十世纪初的德国静态整流器。自那以后，谐波问题开始进入人们的视野。以电力电子设备为代表的非线性负载是产生谐波的主要来源。主要有：
1）家用电器和照明设备。
2）电气化铁路。
3）工业电弧设备。
4）电力电子设备。由于电力电子设备等非线性设备的广泛使用，它实际上是谐波的最主要来源。
1.2有源电力滤波器
源电力滤波器技术是一种谐波治理新技术，相比无源滤波技术具有很大的优越性，它可以同时具有谐波补偿和无功补偿功能或者选择其中之一进行补偿，补偿性受系统阻抗影响很小，通过一定的技术手段可以做到对频率变化具有自适应性，系统可靠性和安全性也很高，因此在今天受到了广泛的关注。其基本原理是：通过检测负载中的谐波信号进而产生一个与原有系统中的谐波和无功电流大小相同但相位相反的负向电流使得电网的输出电流全部为基波电流，进而实现谐波补偿和无功补偿的目的。