有源电力滤波器及其应用技术综述
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。
有源电力滤波器的要求及应用
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。
有源电力滤波器是现代化工业的主要副产品之一，随着工业现代化程度提高，谐波的问题日益严重。
这主要是现代化工业的用电方式发生了巨大的变化。
传统工业的主要电力负荷是电动机和电阻加热设备，这些设备是线性负载，不会产生谐波电流。
而现代化工业的主要电力负荷是电流变换器，包括变频器、中频炉、直流电机驱动器等，这些负荷都是非线性负载，工作时产生严重的谐波。
另一方面，大部分配电系统，包括变压器、开关柜、继电保护器、无功补偿柜等，都是按照线性负荷设计的。
当实际负荷为非线性负荷时，对配电系统造成严重的危害，轻则导致系统过热、不稳定，重则损坏配电设备。
解决这个问题的最好方法就是在非线性设备的电源输入端安装有源电力滤波器，将非线性负荷转变为线性负荷，谐波导致的各种问题便迎刃而解。
这种安装在设备的电源输入端的谐波滤波器就是设备级谐波滤波器。
有源电力滤波器的特殊要求设备级有源电力滤波器与母线级谐波滤波器有不同的要求。
设备级有源电力滤波器与所配的设备一同构成一个完整的系统，谐波滤波器的作用是保证这个系统的谐波电流发射满足特定的标准，例如，GB17625标准。
因此，设备级有源电力滤波器要满足一下四个方面的要求：1）不与系统发生不良作用：配装了谐波滤波器的设备可能在任何系统中使用，而任何情况下都不允许与系统之间发生不良的相互作用，例如与系统发生谐振，放大谐波电流。
2）不会导致超前的功率因数：设备配装了滤波器，功率因数要达到0.98以上，不允许出现过大的感性无功功率和容性无功功率；3）滤波效果确定：滤波器与特定设备组合起来后，谐波电流发射必须是确定的，与系统的参数无关，这样才能确保设备安装了滤波器后，满足特定的要求；4）不吸收上游谐波电流：配装了有源电力滤波器的设备可以应用在任何电网环境中，有些电网会有较大的谐波电压，设备级的谐波滤波器不允许吸收来自上游的谐波电流，否则，当上游谐波较大时，会导致滤波器过载。
有源电力滤波器综述
负载 电流不平衡 或三相 电源 电压不对称 时 ，尤其 在 三相 四线制 系统或 不 需要 三相 桥逆 变 器 的系统 中， 可 以采用 三套单 相逆变器 电路 结构进行 补偿 。 ２ １２ 中等 功率等 级应 用 ．．
２ １１ 低功率等级应用 ．． 功 率低 于 １０ Ｖ 的系 统 属 于 低 功 率 等 级 应 ０ｋ Ａ
用 ，使用 范 围 主要 包 括 民用住 宅 、商 业 大 楼 、医
院 、小规 模 到 中 等 规 模 的工 业 负 载 和 驱 动 系 统 。
这 些 系统 通 常采用 技 术 比较 复 杂 的动 态 有 源 滤 波
收稿 日期 ：２ １ ０ ０—０ ６—１ ５
功 率从 １０ Ｖ ０ ｋ Ａ到 １ＭＶ 的三相 系统 属 于 中 ０ Ａ
低 功 率等 级 应用 （ 于ｌ ｋ＾ 小 ￣ Ｖ）
需要平 衡三相 负荷 的电流或 电压 ，只需 对谐波 电流
进行 补偿 ，可以采用三相逆 变器 电路结 构 。当三 相
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图 １ Ａ Ｆ根 据 功 率 等 级 和 响应 速 度 的分 类 图 Ｐ
为 了实 现相 应 的 补 偿 功能 ，补 偿 系 统 的 功 率
等级和响应速度决定了 Ａ Ｆ的控制策略。功率等 Ｐ 级 与 响应 速 度 之 间 有 着 密 切 的 相 互 联 系 。通 常 ， 响应速 度越 快系统 花 费 的成场 合 ，根 据三 相 负载 ） 是否平 衡而采 用不 同的有 源 电力滤 波 器 电路结 构 。 当功率 等 级 相 对 较 低 时 ，如 ：１０ Ｖ ０ ｋ Ａ，可 以使 用 三套单 相系统进 行补偿 ，也可以使用一 套三相 系统 进行 补偿 。当三 相负荷平衡 时 ，有源 电力滤波器 不
有源电力滤波器的发展与应用精编
有源电力滤波器的发展与应用精编Document number：WTT-LKK-GBB-08921-EIGG-22986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 APF Abstract： The information about active powerfilter 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。
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。
电力系统中的有源电力滤波器设计与应用
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。
有源电力滤波控制技术的研究及应用
有源电力滤波控制技术的研究及应用一、概述随着现代电力电子技术的迅猛发展，电力系统中谐波污染和无功损耗问题日益突出，严重影响着电能质量以及电力系统的稳定运行。
为了解决这一问题，有源电力滤波技术应运而生，并在电力系统中得到广泛应用。
有源电力滤波器（Active Power Filter，简称APF）是一种基于电力电子技术和计算机控制技术的先进装置，能够实时监测电力系统中的电压和电流，对谐波和无功功率进行补偿，从而改善电能质量，提高电力系统的稳定性和效率。
有源电力滤波控制技术作为有源电力滤波器的核心，其研究与应用对于提高电力系统的电能质量和运行稳定性具有重要意义。
国内外学者对有源电力滤波控制技术进行了深入研究，提出了多种控制策略和优化算法。
这些研究不仅丰富了有源电力滤波技术的理论体系，还为实际应用提供了有力支持。
在实际应用中，有源电力滤波器已广泛应用于工业、商业、住宅等各个领域。
通过采用先进的控制策略和优化算法，有源电力滤波器能够实现对谐波和无功功率的有效补偿，降低电力系统的损耗，提高设备的运行效率。
有源电力滤波器还具有响应速度快、补偿精度高等优点，能够有效应对电力系统中的突发谐波污染事件。
尽管有源电力滤波控制技术取得了显著的研究成果和应用效果，但仍存在一些挑战和问题。
对于不同类型负载的适应性、控制算法的复杂度以及设备成本等方面仍有待进一步研究和优化。
未来有源电力滤波控制技术的研究将更加注重实际应用需求，致力于提高滤波器的性能、降低成本并拓展其应用范围。
有源电力滤波控制技术作为改善电能质量和提高电力系统稳定性的有效手段，其研究与应用具有重要意义。
随着技术的不断进步和应用领域的拓展，有源电力滤波控制技术将在未来发挥更加重要的作用。
1. 电力污染现象及危害随着电力电子技术的飞速发展，各类非线性负荷的广泛应用使得电网中的谐波污染问题日益严重。
谐波污染不仅影响电力系统的正常运行，还可能对用电设备造成损害，甚至对人们的生产生活安全构成威胁。
有源电力滤波器应用分析
电气设备的安全运行与正常使用 ，对谐波电流和无 功进行滤波和补偿 已成为保证供 电系统安全运行的 重要措施 。
使用无 源滤波 装置 来解 决谐 波 电流 和无 功 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 电流 ，只能滤 除特定 次谐 波 电流 ，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
３ 删 仪 （ 表 １ ． ２ ）
的电流信 号 ．通 过 谐波 提取板 采集 一个 周期 的电流 信 号 ，将 采集 的信 号经 过傅 里 叶分解 ，分 离计 算 出
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趋势 。
有源 电 力滤波 器应 用分 析
通讯行业中整流设备大量地被使用 ，整流设备 是 一种典 型的调 试 型谐波 源设 备 ，产生 大量 的谐波
电流注入 配 电系统 中 ，给通讯 行业 的安 全生 产带来
故 障隐患 ，所 以 目前 各地 方 的移 动和 电信公 司很重 视 配 电系 统 中的谐 波污 染情 况 ，并 大 量采用 有 源 电 力滤波器进行谐波抑制 。 如下 是在某 通 讯公 司针 对典 型 的整流设 备进行
有源电力滤波器控制策略综述
有源电力滤波器在家用电器中的应用案例
家用电器谐波抑制
有源电力滤波器可以用于家用电器中，对家用电器产生的谐波进 行抑制，降低对电网的污染。
家用电器无功补偿
有源电力滤波器可以实现家用电器无功补偿，提高家用电器的效率 。
家用电器智能控制
有源电力滤波器可以与家用电器配合使用，实现智能控制和节能控 制。
THANKS
可靠性
PLC具有较高的稳定性和可靠性，适用于工业控制 现场。
实时性
PLC具有快速响应能力和实时性，可以满足实时控 制的要求。
灵活性
PLC支持多种编程语言，可以灵活地实现各种控制 算法。
05
控制策略优化
Chapter
数字信号处理优化控制策略
01
傅里叶变换
通过傅里叶变换对信号进行频谱 分析，实现对电力谐波的检测和 控制。
采用单点交叉算子，通过交叉操 作产生新的个体，增加种群的多 样性。
06
应用案例分析
Chapter
有源电力滤波器在电力系统中的应用案例
改善电力系统谐波抑制
有源电力滤波器可以用于电力系统中 ，对谐波进行抑制，提高电力系统的
供电质量。
改善功率因数
通过有源电力滤波器的控制策略，可 以改善功率因数，提高电力系统的效
。
卷积神经网络
03
通过卷积神经网络对电力谐波图像进行处理，实现更精准的检
测与控制。
遗传算法优化控制策略
采用轮盘赌选择算子，根据适应 度函数对个体进行选择，保证优 良基因的遗传。
采用随机变异算子，通过变异操 作防止种群陷入局部最优解，促 进全局搜索。
编码方式 选择算子 交叉算子 变异算子
采用二进制编码方式对控制参数 进行编码，通过遗传算法搜索最 优解。
新型电力有源电力滤波器参数设计及应用
新型电力有源电力滤波器参数设计及应用随着电力电子技术的不断发展，电力质量管理逐渐成为电力工业的重要领域。
作为一种关键的电力质量管理设备，有源滤波器在电力电子设备中得到广泛应用。
有源滤波器是一种基于电力电子技术实现的新型电力滤波器，它可以有效地消除电力电子设备产生的谐波及其他电力质量问题，保证电力系统的正常运行。
有源滤波器的参数设计是实现其性能与功能的重要基础，本文将针对新型电力有源电力滤波器参数设计及应用做出详细介绍。
一、新型电力有源电力滤波器的组成电力有源滤波器通常由电力电子器件、控制电路、功率电路以及输入输出等部分组成。
其中功率电路是电力有源滤波器的重要组成部分，它主要由功率器件（IGBT、MOSFET等）、电感器、电容以及电阻等器件组成。
控制电路主要用于实现有源滤波器的工作状态，包括滤波器的控制模式、采样控制模式、输出控制模式以及故障保护功能等。
二、新型电力有源电力滤波器参数设计1. 选择电力电容：电力电容是电力有源滤波器的重要组成部分，它主要用于实现滤波器的电容滤波功能。
在滤波器电容的选择过程中应考虑其空载电压、额定电压、容量以及漏电流等关键性能指标。
2. 选择功率器件：功率器件是电力有源滤波器的核心组成部分，它主要用于实现电力功率的转换。
在功率器件的选择过程中，应考虑其导通与关断特性、逆耐压能力、最大耗散功率、控制方式以及工作温度等关键性能指标。
3. 选择电感器：电感器是电力有源滤波器的重要组成部分，它主要用于实现滤波器的电感滤波功能。
在电感器的选择过程中，应考虑其阻值、电感值、响应时间以及损耗等关键性能指标。
4. 选择控制电路：控制电路是电力有源滤波器的控制核心，它主要用于实现滤波器的控制模式、采样控制模式、输出控制模式以及故障保护功能等。
在控制电路的选择与设计过程中，应考虑其控制算法、响应时间、稳定性以及承载能力等关键性能指标。
三、新型电力有源电力滤波器的应用无论是在电压控制系统还是电流控制系统中，有源滤波器都得到了广泛的应用。
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
有源电力滤波器的发展历史和研究现状概述
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是一种能够有效消除电力系统中的谐波和其他电力质量问题的装置。
它由电源，控制器和滤波电路组成。
在过去几十年里，有源电力滤波器在电力系统领域得到了广泛应用，并且在研究和发展方面也取得了重要的进展。
有源电力滤波器的发展历史可以追溯到20世纪70年代。
在那个时期，电力系统中出现了严重的谐波污染问题，导致电力质量下降和设备故障增加。
为了解决这些问题，人们开始研究和设计有源电力滤波器。
最早的有源电力滤波器主要基于传统的工频变频器技术，但由于技术限制和成本高昂，应用范围有限。
随着半导体技术的发展和电力电子器件的性能提高，20世纪80年代和90年代，有源电力滤波器得到了进一步的发展。
主要涉及两个方面的研究。
首先，控制方法的研究，包括谐波检测、抑制和振荡控制方法的改进，以及滤波器的模型和控制策略的优化。
其次，电力电子器件的研究，包括功率半导体器件（如IGBT、MOSFET等）的性能改进和新型器件（如多电平逆变器等）的研究和应用。
进入21世纪以后，有源电力滤波器的研究重点从谐波滤波扩展到了更广泛的电力质量问题。
除了谐波，电力系统中还存在着电压暂降、电压闪变、电压畸变等问题，这些问题也对电力系统的稳定性和正常运行造成了影响。
因此，研究者开始将有源电力滤波器应用于解决这些电力质量问题，并且取得了一定的成果。
例如，针对电压暂降问题，有源电力滤波器可以通过控制输出电流来保持电压的稳定性；针对电压闪变问题，有源电力滤波器可以通过快速响应的控制技术来消除电压波动。
此外，还有一些新的研究方向，如无线电力传输和分布式能源系统中的有源电力滤波器等。
总的来说，有源电力滤波器在过去几十年里取得了很大的发展，从最初的谐波滤波到更广泛的电力质量问题的解决方案。
然而，仍然存在一些挑战，如成本问题、控制方法和技术等。
因此，未来的研究工作还需要进一步提高滤波器性能、降低成本，并将其应用于更广泛的电力系统中。
有源电力滤波器技术与发展综述 章建明
有源电力滤波器技术与发展综述章建明摘要：在当前电力电子技术发展和应用的过程中，有源电力滤波器技术是一个越来越受人们关注的热点问题，该技术从很大程度上切实有效地为电力谐波治理和电能质量改善提供了十分重要的技术手段。
有鉴于此，本文着重对有源电力滤波器技术与发展等相关情况，特别是有关我国有源电力滤波器技术的现状、有源电力滤波器技术的应用背景以及发展方向等相关问题进行分析和论述，希望能够为相关人士提供有价值的参考。
关键词：有源电力滤波器；电能质量; 谐波治理；技术与发展1 引言目前，我国经济取得了十分快速的发展，人们在生产和生活中对电能的需求进一步提升，电能在工业生产和人们的日常生活中扮演着越来越重要的角色。
怎样才能从根本上确保电网电能的质量，并对用电环境进行进一步的优化和完善，这是电力行业和人民群众日益关注的焦点问题。
在对电能质量进行有效改善和优化的实施环节中，通过相应的研究和实践表明，“谐波治理”成为改善电能质量至关重要的手段和方法，由于传统意义上的无源滤波器技术有着很大程度的局限性，特别是随着有源电力滤波器技术的进一步完善和发展，有源电力滤波器在谐波治理过程中的作用得到进一步的提升，效果显著。
据此，本文着重从有源电力滤波器技术的应用背景出发，分析和探究有源电力滤波器技术的发展和应用等相关方面的问题。
2有源电力滤波器技术概述有源电力滤波器系统由指令电流运算电路和补偿电流发生电路两个大的部分有机构成，而补偿电流发生电路主要由三部分有机构成，这三部分分别是电流跟踪控制电路、驱动电路和主电路。
指令电流运算电路的功能主要是从负载电流iL中分离出谐波电流分量iLh和基波无功电流iLg，然后将其反极性作用后发生补偿电流的指令信号ic=(iLh＋iLq)。
电流跟踪控制电路的功能是根据主电路产生的补偿电流ico应跟踪ic的原则，计算出主电路各开关器件的触发脉冲，此脉冲经驱动电路后作用于主电路，产生补偿电流ico，由于ic≈ico并且方向相反,所以iS=iL＋ic=iL-ico=iL－（iLh＋iLq）=iLp即电源电流iS中只含有基波的有功分量iLp，从而达到消除谐波与进行无功补偿的目的。
有源滤波技术综述
（上接第323页）摘要:有源滤波器是近几年兴起的电力电子装置，它能够有效的抑制谐波，提高供电质量。
该文首先阐明了有源滤波器的工作原理和连接方式，详细分析了有源滤波器常用的控制策略，最后结合近几年的研究现状总结了有源滤波技术的发展趋势。
关键词:有源滤波谐波控制策略综述0引言随着电力电子装置应用的增多，越来越多的非线性负载被接入电力系统中，电能质量因此也受到了严重污染。
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。
因此，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，并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。
APF 的工作原理如图1所示。
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。
图1APF 原理图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。
②APF 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。
③APF 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。
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。
有源电力滤波器毕业论文文献综述
文献综述随着计算机技术和网络技术的发展，工业参数的数字采集促进了现场总线技术的发展，目前现场总线已经从当初的4-20mA电流信号升级为数字信号，发展成为全数字通讯，解决了现场信号远距离高速传送的问题，而且提高了抗干扰性能，增加了系统配置的灵活性，节省了硬件投资，是未来生产自动化和过程控制的发展方向。
目前，较有影响的总线有：Modbus，CAN，LonWorks，Profibus等。
采用RS485标准总线技术对现场数据进行采集、管理，相对于CAN，LonWorks，Profibus等现场总线系统而言，具有结构简易、成本低廉、硬软件支持丰富、安装方便，且与传统的DCS兼容，与现场仪表接口简单，系统实施容易等特点，因而RS485总线系统在一定时间内仍是中小控制系统的主要形式。
温度测控模块作为一种重要的设备，在诸多工业生产过程中得到了广泛应用。
自70年代以来，由于工业过程控制的需要，特别是微电子技术和计算机技术的迅猛发展，国外温度测控发展迅速，并在智能化、自适应等方面取得显著成果。
在这方面，以口本、美国、德国、瑞典等国的技术领先，生产出了很多商品化的、性能优异的温度测控器及仪器仪表，并在各行业广泛应用。
目前，国外温度测控系统及仪表正朝着高精度、智能化、小型化等方面快速发展。
基于单片机的Modbus协议产品一般由单片机芯片为核心和外围辅助逻辑元器件组成，它充分利用单片机的硬件资源和软件资源，同时合理配置特定的功能元器件来实现产品的功用，外围元器件一部分是用来实现通讯的串行接口元件，具有电平转换的功能，这使得Modbus产品具有组成工业网络的能力；另一部分是功能器件，如：数模转化器、模数转化器、LED显示器等，能够实现很多的特定功能。
由于产品的硬件构成比较简单，性能比较稳定，功能比较强且造价比较低成为该产品的主要特点，在国内使用的Modbus产品大部分是国外产品，国内很少有独立的知识产权，这是Modbus产品在国内的现状。
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按其 接入 电网 的方 式将 其 分 为 ：并 联型 ＡＰ ，串 Ｆ
联 型Ａ Ｆ Ｐ ，串一 并联 型 Ａ Ｆ几种 ；而并 联型 又 Ｐ
细分 为 ：１单 独使 用 方式 。２ ） ）与 Ｌ Ｃ混合 使用 方
式 。３ ）注 入 电路方 式 ； 串联 型 ＡＰ Ｆ也可 分 为 ： 单独 使用 方 式和 与 Ｌ Ｃ滤 波器 使 用方 式两 种…。 ３ １并联 型有 源 电 力滤 波 器 ： ．
统 的性 能 ，其所 需容 量 与单 独使 用方 式 比 ，可 以
大幅 度 降低 。 图 ３为并 联型 Ａ Ｆ与 Ｌ Ｐ Ｃ滤 波器 串联方 式结 构 图 ，该方 式 中 ，谐 波 和无 功 主要 由 Ｌ 滤 波器 Ｃ
补偿 ，而 ＡＰ Ｆ的作 用是 改 善 Ｌ Ｃ滤 波器 的滤波 特
性 ，克服 Ｌ 滤波 器 易受 电网阻抗 影 响 ，易与 电 Ｃ 网阻抗发 生 谐振 缺点 。这种 方 式 中 ，ＡＰ Ｆ不承 受 交流 电源 的基 波 电压 ，因此装 置 容量 小 。
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与 负载 电流 无功 分 量反 极性 的成 分 即可 ，这 样 ，补偿 电流 与负载 电流 中的谐波 及 无功 成 分相
抵 消 ，电源 电流等 于 负载 电流 的基波 有 功分 量 。
电路 方式和 与 Ｌ 并联 谐振 注 入 电路 方式两 种 ， Ｃ 系 统 原理 图见 文献 【】这 种方 式 可 降低 Ａ Ｆ的容 １， Ｐ
ｌ引 言
配 电 网 中 整 流 器 、变 频 调 速 装 置 、 工 业 电源 以 及 各 种 以 开 关 方 式 工 作 的 电力 电子 装 置 不 断 增
系 统 阻抗 的影 响 ，可 消 除与 系统 阻抗 发生 谐振 的 危险 。 ）补偿 无 功功 率 时不 需储 能元 件 ，补偿 谐 ３ 波 时所 需储 能元 件容 量 不大 。 ） 同时对 谐 波和 ４ 可 无功 进行 补 偿 ，且补 偿无 功 的大 小可 做 到连 续调
３ １ １ 独使 用 方 式的并 联型 有 源 电力滤 波器 ．． 单
图１ 为单独 使用 方 式 的并联 型 Ａ Ｆ系 统构 成 Ｐ
原理 图 。它 是 Ａ Ｆ中最 基 本 的形 式 ，它可 产 生与 Ｐ 负载 谐波 大 小相 等 ，方 向相 反 的谐 波 电流 ，从而
将 电源 侧 电流 补 偿 为正弦 波 。 联 型 Ａ Ｆ主要 用 并 Ｐ 于感 性 电流源 型 负载 的补 偿 ，它 也 是工业 上 已投 入运 行最 多 的一种 方 案 ，这 种滤波 器 的缺 点 是要 求变 流器 具 有较大 容 量 。
３ １ ２与 Ｌ ．． Ｃ滤 波 器 混合 使 用 方 式
这 种 方式 可分 为 两种 ：一种 是有 源 电力滤 波
器 与 Ｌ 滤 波器 并 联 ；另一 种 是有源 电力滤 波器 Ｃ
与 Ｌ Ｃ滤 波器 并联 的两种 方案 结构 图。 图 ２是有 源 电力 滤波 器 与 Ｌ 滤 波器 并 联 的两种 方案 结构 Ｃ
节 ， 既 可 对 一 个 谐 波 和 无 功 源 单 独 补 偿 ，也 可 对
加 ，这些 负荷 的非线 性 、冲 突性 和 不平 衡性 的用 电特 性 ，使 电力系 统 的 电压 、电流 发生 畸变 ，对 供 电质 量造 成严 重污 染 。补 偿 电力 系统 的谐 波 ， 改 善 电能质 量成 为 急需解 决 的技 术 问题 。
图 ，图 ２ ａ中 ：ＡＰ Ｆ与 Ｌ Ｃ滤 波 器并 联接 入 电 网 ，
共 同承 担 补 偿 谐波 的任 务 。Ｌ 滤 波 器主 要 补 偿 Ｃ 较 高次 的谐波 ，是 一个 高通 滤 波器 ，它 一方 面 用
于 消 除补偿 电流 中因主 电路 中器件通 断而 引起 的
谐 波 ，另 一方 面它 可滤 除 补偿 对象 中次数 较高 的 谐波， 从而使 得 对 Ａ Ｆ主 电路 中器 件 开关 频率 的 Ｐ 要求 可 降低 。 图 ２ ｂ方案 中，Ｌ Ｃ滤 波 器包 括 多组 单 调滤 波 器及 高通 滤波 器 ，承 担 了绝 大部 分补 偿 谐波 和无 功 的任 务 ， Ａ Ｆ的作用 是 改 善整个 系 而 Ｐ
滤 波 器 的 工作 原 理 、特 点 、分 类 及 控 制 策 略 ， 对 有 源 电力 滤 波 器 技 术 研 究 的 新进 展进 行 了 综 述 ，展 望 了 有 源 电力 滤 波 器 在 我 国的 应 用 发展 前 景 。 关 键 词 ：有 源 电力 滤 波 器 ， 无源 滤 波器 ，谐 波 ，补 偿 ， 电能 质 量
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船 电技术 ２ ０ ０ ５年 第 １ 期
３ ９
有 源 电力 滤 波 器 及 其 应 用 技 术 综 述
胡 学芝 皮 大能
（ 黄石 高等专 科 学校 ， 北黄 石 ４ ５ ０ ） 湖 ３０ ３
摘 要 ： 有源 电 力 滤 波 器 是 一 种 用 于 动 态 抑 制 谐 波 ， 补 偿 无 功 的新 型 电力 电 子 装 置 。 本 文 介 绍 了有 源 电力
图 ２ 并 联 型 Ａ Ｆ与 Ｌ 滤波 器 两 种 并 列 方 式 Ｐ Ｃ
式 中 ，Ａ Ｆ不能补 偿 基波 无功 功率 。 Ｐ ３ ２串联 型 有源 电力滤波 器 ． 串联型 Ａ Ｆ包 括单 独 使用方 式 和与 Ｌ Ｐ Ｃ滤 波
器 混合 使 用方 式两 种 ， ４为 串联型 Ａ Ｆ结构 图 。 图 Ｐ 这 种 方式 的特 点是 有源 滤波 器作 为 电压 源 串联在
３ １ ３ 注 入 电路 方 式 ．．
种 方 式 的典 型系统 结构 。该方 案 的特 点是 谐波基
收 稿 日期 ：０ ４ ０ —６ ２ ０ ．８１
当 有 源 电 力 滤 波 器 检 测 出 负 载 电 流 滤 波
后 ， 其 反 向作 为补偿 电流 的指 令信 号 ｉ ，由补 将 ｃ ＊
偿 电路 产 生 的补 偿 电流 与 ｉ 大 小相 等 ， 向相 Ｌ ＾ 方 反 ，因而 与 ｉ 抵 消 ，这样 ｉ 含有 基 波 ，不含 谐 Ｌ ＾ 只 波 。即 ：如 果要 求 Ａ Ｆ在 补偿 谐波 的 同时，还补 Ｐ 偿 负载 的无 功 ，则 只要在 补 偿 电流 的指 令信 号 中
２ 有源 电力 滤 波 器 基 本 原 理 ：
图 １ 为一 并 联型 有源 电力滤 波器 系统 构成 原 理 图 ，其 中 ｉ为 电 网 电流 ，ｉ 为 负载 电流 ，ｉ为 Ｌ 补偿 电流 ，ｉ 为补偿 电流 指 令信 号 ，ｉ分 解成 为 ｃ Ｌ
基 波 分 量 ｉＪ 谐 波 分 量 ｉ ， 即 有 ： Ｌ和 Ｌ ＾
Ｓ ｍ ｍ ａ ｙ ｏ ｔｖ ｏ ｒＦｉｔ ｒａ ｄ Ｉｓ ｕ ｒ ｆ Ａｃ ｉ ｅ Ｐ ｗｅ ｌｅ ｎ ｔ ｐ ｉ ａ ｉ ｎ Ａｐ ｌ ｔ ｃ ｏ
Ｈｕ Ｘ ｕ ｚ ｉ Ｐｉ ｅ ｈ， ｎ ｎ Ｄａ ｅ ｇ
（ｔ ｎ ｓ ｉ ｏｙｅ ｈ ｉ ｌ ｇ Ｈｕ ｅ ３ ０ ３ Ｃｈｎ ） ｔｕ ｇ ｈ ｌｔｃ ｎｃＣｏｌ ｅ， ｂ ｉ ５ ０ ， ｉａ Ｐ ｅ ４
电源 和基 波源 之 间 ，它主 要用于 消 除带 电容二极 管整 流 电路等 ， 电压 型谐 波源 负 载对 系统 的影 响 ， 以及 系统 侧 电压谐 波 与 电压波 动对 敏 感 负载的影 响 。与 并联 型 Ａ Ｆ相 比 ， 由于 串联型 Ａ Ｆ中流 Ｐ Ｐ 过 的是 正常 负荷 电流 ，因此 损耗 较大 ；此 外 ， 串 联 型 Ａ Ｆ的投切 ， Ｐ 故障 后 的退 出及各 种保 护也 较 并 联 Ａ Ｆ复 杂 。因此 ，目前 ，应 用 最 多的 是 串联 Ｐ 型 Ａ Ｆ与 Ｌ Ｐ Ｃ滤波 器混 合 使用 方式 。图 ５为这 】
ｉ＝ Ｌ＋ Ｌ （ ） Ｌ ｉｌ ｉ ｈ １
波 和 无功 实现 动态 补 偿 ： ） 效材 料 消耗 多 ， ４ 有 体 积大 。随着 电力 电子 技 术 的飞速 发 展 ， 出现 了电
力有 源 滤波 器 （ Ｐ ） Ａ Ｆ ，它是 目前 电力 电子技 术领 域研 究 热 点课题 之 一 。 与传 统 的 Ｌ Ｃ滤 波 器相 比 ， 有 源 滤波 器优 点 如下 【 】 ） ｌ ：１ 、实现 了动 态补 偿 ， 可 对 频率 和大 小 都变化 的谐波 以及变 化 的无功 功 率进 行迅 速 的动态 跟 踪 补偿 。 ） ２ 滤波 器特 性 不受
滤 波器 ，它 结 构简 单 ，成本 低 ，技 术成 熟 ，但 它 也 有缺 点： １ ）它 的补偿 特性 受 电网阻抗 的影 响 ， 即依赖 于 电 网和 负载 的参 数 ； ） 能 发生 电网与 ２可 滤 波 器 间的 串、 并联 谐振 ，使滤波 器 和 电 网侧 的 谐波 较之 负载 的 电流 谐波 有所 增 加 ： ） ３ 不能对 谐
传 统 的补 偿无 功 和 谐波 的主 要 手 段 是用 Ｌ Ｃ
多个 谐波 和 无功 源集 中补 偿 ，性价 比合理 。 本 文 先 介 绍 有 源 电 力 补 偿 滤 波 器 的 基 本 理 论 、分 类及 特 点 ，然后 介 绍有源 电力滤 波器 的发 展现 状 及成 果 ， 后 展望 了该 项技 术 的发 展前 景 。 最
３分 类 及 部 分 典 型 主 电路 拓 扑
从 不 同观 点出发 ，Ａ Ｆ具 有不 同分类 标准 ， Ｐ
量 ，它 是用 电感和 电容 构成 注 入 回路 ，利用 电感 电容 电路 的谐 振特 性 ， 得 Ａ Ｆ只 需承 受很 小部 使 Ｐ
分 的基 波 电压 ，从 而使 Ａ Ｆ容量 减 小 。但这 种方 Ｐ
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓ ｒ ｃ ：Ｔｈ ｃｉ ｅ ｐ ｗｅ ｌ ｒ ｉ ｅ ｋ ｎ ｆｔ ｅ ｐ ｗｅ ｌｃｒ ｎ ｃ ｐ ａ ｔ ｒ ｓｒ ｉ ｉ ｇ ｈ ｒ ｏ ｉ ｎ ｅ ａ ｔｖ ｏ ｒ ｆ ｔ ｓ ａ ｎ ｗ ｉ ｄ ｏ ｈ ｏ ｒ ｅ ｅ ｔｏ ｉ ｌ ｎ ｅ ｔａｎ ｎ ａｍ ｎ ｃ ａ ｄ ｉ ｅ ｃ ｍｐ ｎ ａｉ ｇ ｒ ａ ｔｖ ｏ ｒ ｏ ｅ ｓ ｔｎ ｅ ｃ ｉ ｅ ｐ ｗｅ ．Ｔｈ ｓ ｐ ｐ ｒ ｉ ｔｏ ｕ ｅ ｈｅ ｏ ｅ ａｉ ｎ ｐ ｉ ｃ ｐ ｅ ｈ ｒ ｃ ｅ ｉｔｃ ｌ ｓ ｉ ｃ ｔ ｎ ｉ ａ ｅ ｎｒ ｄ ｃ ｓ ｔ ｐ ｒ ｔｏ ｒｎ ｉ ｌ，ｃ ａ ａ ｔ ｒｓｉ ，ｃ ａ ｓｆ ａｉ ， ｉ ｏ ａ ｄ ｃ ｎ ｒ ｌ ｔａｅ ｙ ｏ ｅ ａ ｔｖ ｏ ｒｆｌｅ Ｆｕ ｔ ｅ ｍ ｏ ｅ ｉ ｓ ｍ ｍ ａ ｉｅ ｈ ｒ ｇ ｅ ｓａ ｏ ｔ ｈ ｅ ｅ ｃ ｆ ｎ ｏ ｔｏ ｒ ｔｇ ｆｔ ｃｉ ｅ ｐ ｗｅ ｔ ￣ ｓ ｈ ｉ ｒｈ ｒ ｒ ， ｔ ｕ ｒｚ ｓｔ ｅｐ ｏ ｒ ｓ ｂ ｕ ｅｒ ｓ ａ ｈ ｏ ｔ ｒ ｔ ｅａ ｔｖ ｏ ｒｆｌｅ ． ｄｉ ｎ ｉｉ ｎ ｈ ｐ ｌｃ ｔｏ ｆｔ ｅａ ｔｖ ｏ ｒｆｌｅ ｉ ａ ｈ ｃ ｉ ｅｐ ｗｅ ｔ ｒ Ａｎ ｔ ｖ ｓｏ ｓｔ ｅ ａ ｐ ｉ ａ ｎ ｏ ｃ ｅｐ ｗｅ ｔ ｒｉ Ｃｈ ｎ ． ｉ ｅ ｉ ｈ ｉ ｉ ｎ Ｋ ｅ ｒ ｓ ｃｉ ｅ ｐ ｗｅ ｌ ｒ ｐ ｓ ｉ ｅｆｌｅ ； ａ ｍ ｏ ｉ ； ｏ ｒｑ ａｉｙ ｒ ａ ｔｖ ｏ ｒ ｙ ｗｏ ｄ ：ａ ｔｖ ｏ ｒｆ ｔ ； ａ ｓｖ ｔｒ ｈ ｒ ｎ ｃ ｐ ｗｅ ｕ ｌｔ ； ｅ ｃ ｉ ｅｐ ｗｅ ｉ ｅ ｉ