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]。
电力滤波器的研究现状概述
第25卷第5期河北工业科技Vol.25,No.52008年9月Hebei Journal of Industrial Science and TechnologySept.2008 文章编号:100821534(2008)0520321205电力滤波器的研究现状概述郭 玲1,程汶罡2(1.天津大学电气与自动化学院,天津 300072;2.天津工业大学后勤集团,天津 300382)摘 要:谐波对电网和其他系统的危害越来越大。
解决谐波问题的一种有效方法就是使用滤波装置,无源滤波器因其功率大、成本低等优势在大功率用电系统中得到了广泛的应用;有源电力滤波器(A PF )由于有很好的滤波特性及动态特性好等优势一直得到广泛关注,但其容量又限制了其实际应用。
将有源电力滤波器与无源电力滤波器相结合,构成混合有源滤波器(A F ),取两者之长补有源电力滤波器之短,可以降低谐波补偿系统的成本,达到A PF 实用的目的。
关键词:谐波;无源滤波器;有源滤波器;混合有源滤波器中图分类号:TN713 文献标识码:APresent sit uation of researches in power filterGUO Ling 1,C H EN G Wen 2gang 2(1.School of Engineering and Automation ,Tianjin University ,Tianjin 300072,China ;2.Logistic Service Group ,Tianjin Poly 2technic University ,Tianjin 300382,China )Abstract :Harmonic current endangers the electrical system and other systems.A good method of dealing with harmonic cur 2rent is using the filter device.Passive power device is used widely because of its high power and low cost.Active power filter used for dynamic harmonic suppressing and compensation or reactive current can effectively improve power network quality.It is not used widely in the actual application because of its capacity.The adoption of hybrid active power filter can solve the prob 2lem.K ey w ords :harmonic current ;passive power filter ;active power filter ;hybrid active power filter收稿日期:2008205204责任编辑:陈书欣作者简介:郭 玲(19812),女,河北冀州人,助理工程师,硕士研究生,主要从事有源滤波在开关电源中的应用方面的研究。
有源滤波器发展现状
有源滤波器发展现状有源滤波器是一种能够对信号进行滤波和增益处理的电子器件。
在过去的几十年里，有源滤波器经历了重大的发展和进步，取得了显著的成就。
首先，有源滤波器的基本原理和设计方法得到了深入研究和理解。
从最早的RC滤波器到现代的差动放大器、运算放大器等有源器件，研究人员不断改进和优化有源滤波器的设计和性能。
现今的有源滤波器设计已经成熟，能够满足各种复杂的信号处理需求。
其次，有源滤波器的设计和制造技术得到了提升。
随着集成电路和微电子技术的飞速发展，有源滤波器的器件尺寸不断缩小，性能不断提高。
同时，封装技术的进步也使得有源滤波器能够更好地适应不同的应用场景。
另外，有源滤波器的应用范围也得到了拓展。
有源滤波器广泛应用于通信、音频处理、仪器仪表、生物医学等领域。
例如，在无线通信系统中，有源滤波器能够对接收到的信号进行滤波和放大，提高系统的灵敏度和抗干扰能力。
在音频领域，有源滤波器能够对音频信号进行频率调整和音效加强，提升音质和效果。
在生物医学领域，有源滤波器能够对生物信号进行滤波和放大，帮助实现生物监护和疾病诊断。
最后，有源滤波器的性能和功能得到了不断提高。
随着科学技术的进步，有源滤波器的工作频率范围、带宽、增益范围等性能指标不断增加，能够处理更高频率、更宽带宽的信号。
同时，有源滤波器还在不断地引入新的功能和特性，例如自适应滤波、可重构滤波等，以满足用户的不同需求。
综上所述，有源滤波器在过去的几十年里取得了巨大的发展和进步。
随着科技的不断进步和应用领域的不断拓展，有源滤波器的发展前景仍然广阔。
我们有理由相信，未来的有源滤波器将会在功能、性能和应用范围上取得更多的突破和创新。
有源电力滤波器的研究
分类号：TM715 单位代码：10422密级：学号：200812303硕士学位论文论文题目：有源电力滤波器的研究RESEARCH ON ACTIVE POWER FILTER作者姓名周凯杰专业电工理论及其新技术指导教师姓名专业技术职务王志臣副教授2011 年 4 月16 日原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。
除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本声明的法律责任由本人承担。
论文作者签名：日期：关于学位论文使用授权的声明本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。
(保密论文在解密后应遵守此规定)论文作者签名：______ 导师签名：___________日期：________目录摘要 (I)ABSTRACT ................................................................................................................. I II 第一章绪论 (1)1.1谐波的产生及其危害 (1)1.1.1 谐波的产生 (1)1.1.2 谐波的危害 (2)1.2谐波的抑制技术 (3)1.3有源电力滤波器的研究现状和发展 (4)1.3.1 有源电力滤波器的发展历史 (4)1.3.2 有源滤波器的发展前景 (6)1.4谐波电流检测现状 (7)1.5本课题的研究内容 (9)第二章有源电力滤波器的工作原理和基本结构 (10)2.1有源电力滤波器的工作原理 (10)2.2有源电力滤波器的系统结构 (11)2.2.1 并联型有源滤波器 (12)2.2.2 串联型有源电力滤波器 (13)2.2.3 串-并联型有源电力滤波器 (14)2.3有源电力滤波器主电路形式 (14)2.4并联型有源电力滤波器补偿特性分析 (15)第三章基于瞬时无功的谐波检测算法的研究 (19)3.1瞬时无功功率理论 (19)3.2基于瞬时无功传统的谐波电流检测方法 (22)13.2.1 p q-检测法 (22)3.2.2i i-检测法 (23)p q3.2.3 两种检测算法的比较和缺陷 (24)3.2.4 应用于三相四线制系统的p qi i-法 (25)-法、p q3.3基于0--坐标变换的任意次谐波检测算法 (26)d q3.3.1 特定次谐波电流正序分量的检测 (27)3.3.2 特定次谐波电流负序分量的检测 (28)3.3.3 特定次谐波电流零序分量的检测 (28)3.3.4 特定次谐波电流的检测 (29)3.4数字低通滤波器（LPF） (29)3.5 谐波检测算法的仿真研究 (30)3.5.1 MATLAB/SIMULINK简介 (30)3.5.2 仿真模型设计 (31)3.6本章小结 (38)第四章有源电力滤波器控制策略研究 (40)4.1 电流跟踪控制策略 (40)4.1.1 几种电流跟踪策略的研究 (40)4.1.2 瞬时值比较方式的MATLAB实现 (42)4.2直流侧电压稳定性控制 (43)4.2.1 直流侧电压波动的原因 (43)4.2.2 直流侧电压控制策略 (43)4.2.3 模糊PI控制的实现 (44)4.3 本章小结 (46)第五章并联型有源电力滤波器仿真研究 (48)5.1 并联型有源电力滤波器主要参数设计 (48)25.1.1 电压型PWM逆变器的数学模型的建立 (48)5.1.2 主电路直流侧电容的选取 (50)5.1.3 交流侧电感的选取 (51)5.1.4 串联电抗器的选取 (52)5.2并联型有源电力滤波器基于MATLAB仿真 (53)5.2.1 仿真模型的参数选定 (53)5.2.2 仿真结果分析 (53)第六章总结与展望 (56)参考文献 (58)致谢 (62)攻读硕士期间发表的论文及参与的项目 (62)34摘要近年来由于电力电子等非线性设备的大规模使用，在电网中产生了大量的谐波，致使电网污染日益严重，并对人们的日常生产和生活造成了极大的危害，因此采取必要的措施来抑制谐波、提高电能质量已刻不容缓。
有源电力滤波器的发展
电力电子技术在电力系统中的应用期末报告学生：学院：学号：任课教师：有源电力滤波器的发展古毓霞（四川大学电气信息学院，1043031468）摘要：对有源电力滤波器的基本原理和控制方法进行了详细的介绍、对有源电力滤波器的发展过程和研究现状进行了综述，以及展望了有源电力滤波器的发展前景。
关键词：有源电力滤波器谐波发展The Development of Active Power FilterGu Yu-xia(Sichuan university institute of electrical information , 1043031468) Abstract:Basic principle and control method for active power filter has carried on the detailed introduction,The development of active power filter process and research status are reviewed, And introduces the prospects for the development of active power filter.Key words:Active power filter; harmonic wave; Development0 引言由于电力电子技术的非线性设备和装置在电力系统中的应用日益广泛,使得谐波危害日益严重。
为了保证电力系统的安全运行,必须对谐波污染进行治理,以改善电能质量。
就当前的工业现实而言,抑制谐波的基本手段是装设各类滤波补偿装置。
无源滤波器的结构简单,经济性好,但易受电网阻抗和运行状态影响与系统发生谐振,且仅能补偿固定频率的谐波。
而有源滤波器则可以解决这些问题。
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。
有源电力滤波器的研究热点和发展
1 引 言近年来，随着电力电子技术的广泛应用，电能得到了更加充分的利用。
但电力电子装置自身所具有的非线性也使得电网的电压和电流发生畸变，这些高度非线性设备数量和额定容量的日益增大使得电力系统谐波污染问题日益严重，已成为了影响电能质量的公害，对电力系统的安全、经济运行造成极大的影响;而另一方面供电方及其电力系统设备、用户及其用电器对电能质量的要求越来越高，这一矛盾使得人们对谐波污染问题越来越重视。
据《中国电力》报道，我国仅由电能质量问题造成的年电能损失就高达400多亿元，冶金、铁路、矿山等企业的谐波严重超标，因谐波问题导致的开关跳闸、大面积停电甚至电力系统解列等事故也屡见不鲜，因此对电力系统的谐波污染进行综合治理已成为摆在科技工作者面前的一个具有重要现实意义的研究课题。
而有源电力滤波器(active power filter-apf)由于具有高度可控性和快速响应性，能对频率和幅值都变化的谐波进行跟踪补偿，因而受到广泛的重视，成为目前国内外供电系统谐波抑制研究的热点。
2 谐波治理的措施目前，在电力系统中抑制或减少谐波主要从两个方面进行：第一方面是从产生谐波的谐波源装置本身入手。
在这些装置设计时就考虑减小谐波的方法，增加谐波抑制环节，已减少电网的谐波注入量，在谐波源本身采取一些措施能大大减小电网谐波。
但由于现代电力系统的复杂性以及电力半导体装置开关工作方式，不可能完全消除电网谐波。
所以，谐波治理的第二个重要方面就是研究对系统中的谐波进行有效滤波和补偿的方法和措施。
下面分别简要介绍这两方面工作的现状和发展。
2.1 治理谐波源我国在有源电力滤波器的应用研究方面，继日本、美国、德国等之后，得到学术界和企业界的充分重视，并投入了大量的人力和物力，但和电子工业发达的国家相比有一定的差距。
到目前为止，我国也有几台类似产品投入工业试运行，如华北电力试验研究所、冶金部自动化研究院和北京供电公司联合开发、研究的有源高次谐波抑制装置于1992年在北京木材厂中心变电站投入工业运行，该装置采用了三个单相全控桥逆变器(功率开关为gtr)，用于低压电网单个谐波源的谐波补偿，该套装置容量不是很大，且补偿效果主要体现在几个特定次数的谐波(5、7、11、13次)上，同时调制载波的频率(3.3khz)不太高，谐波跟踪、补偿效果并不是十分理想;华南理工大学研制了混合型有源电力滤波器用于牵引变电站的谐波治理，该装置在减小滤波器有源部分容量和技术实现上做了大量的工作，也取得了相当的成果，但依然有一些技术需进一步研究并加以完善和改进，如其滤波效果和隔离基波电压的无源网络阻抗在设计上存在一定困难，无源网络的阻抗大，则有源部分的容量小但系统滤波效果将降低，无源网络的阻抗小，则滤波效果好但有源部分的容量也将随之增大;西安交通大学提出了四重化变流器作为大容量有源电力滤波器主电路的方法，该方法有效地解决了大容量和开关频率的矛盾，但相对而言成本较高，在一些具体实现技术上也尚在进一步研究之中。
有源EMI滤波器研究现状综述
有源EMI滤波器研究现状综述福州大学电气工程与自动化学院的研究人员陈晓威、董纪清，在2017年第2期《电气技术》杂志上撰文指出，由于开关功率变换器朝着小型化、高频化、高功率密度化的方向发展，对滤波器的体积和性能提出了更高要求，有源EMI滤波器可以有效减小滤波器的体积和重量，是符合电力电子设备发展趋势的选择。
本文介绍了有源EMI滤波器的工作原理，并对现有的有源EMI滤波技术进行了分析对比，结合具体样例，总结了各方案的优缺点，最后对有源EMI滤波器的设计难点和发展方向进行了说明。
目前有源EMI滤波器的成本和稳定性问题，是限制其推广应用的主要原因。
随着电子信息产业的发展，以及各种新型用电设备的普及，如何给这些设备提供稳定、安全高效、干净的电能变得越来越重要。
开关功率变换器由于重量小、体积轻、效率高，性能稳定等优点在电源中得到快速发展和广泛应用，但其高频开、关工作特性，会产生大量的电磁干扰（Electromagneticinterference, EMI），严重污染周围电磁环境和电源系统，这不仅会使变换电路自身的可靠性降低，而且使电网及邻近设备运行质量受到影响。
EMI滤波技术是抑制传导电磁干扰最主要也是最有效的手段之一。
目前，滤波器主要分为两类，即无源滤波器和有源滤波器。
无源滤波器大多由分立的共模电感、差模电感和Cx，Cy电容等构成，设计相对简单，技术成熟、维护方便，但为了改善低频段的滤波效果，往往需要增大电感和电容，所以体积、重量和损耗等都比较大[1]。
除此之外，无源元件的寄生参数对高频段的滤波效果也有很大影响。
有源滤波器因为采用有源消去技术，多采用半导体器件和电子电路[2]，不需要靠增大电感和电容值来提高滤波效果，因此体积和重量都比较小。
当今开关功率变换器的发展趋势正日益高频化、小型化、高功率密度化，无源滤波器的体积和重量等缺点制约了其发展，因此，有必要开展对有源滤波器的进一步研究，以满足日益对EMI滤波器的更高要求。
有源电力滤波器的发展趋势
有源电力滤波器的发展趋势传统无源滤波器为T治理电网中的谐波，目前工业应用而言，无源电力滤波器(Passive Power Filter, PPF)以其投资少，效率高，结构简单，运行可靠，维护方便等优点而在众多领域得到了广泛使用。
但其也有诸多的缺点:滤波特性易受电力系统参数的影响，特别是在高压系统中，滤波器失谐状态下，难以满足治理要求;易与系统发生谐振，导致谐波放大，引起无源滤波器过载，甚至烧毁，危及电网安全;单独的无源电力滤波器难以避免无功倒送.此外无源滤波器中的电感、电容消耗大量有效材料，体积大，占地多。
有源电力滤波器由于传统无源滤波器存在固有缺陷，有源电力滤波器(Active Power Filter, APF )的概念于1971年由H. Sasaki和T. Machida提出[Wl，通过向电网注入反方向谐波电流来减少电源电流中的谐波成分，从而改善电源电流波形的新方法. 1976年，LGyugyi和ECStyaula 提出了用PWM逆变器构成的有源电力滤波器[[12]s 1983年，赤木泰文等人提出的“三相电路瞬时无功功率理论”[13〕极大的推动了有源电力滤器的发展.90年代后，并伴随着新型电力半导体器件的出现，脉宽调制技术及高速数字信号处理器的发展，日本、美国、德国等工业发达国家有源电力滤波器已得到了高度重视和日益广泛的应用.目前许多国际著名公司均开发了相关APF产品，如ABB, TOSHIBA, SIEMENS等，其中较多的单台容量为数百千瓦的并联APF.我国在有源电力滤波器方面的研究起步较晚，直到1989年才见到这方面研究的文章，1993年才见到试验性的工业应用实验.21世纪初，研究单位主要集中在一些高等院校和少数研究机构，并取得了一定的科研成果[ia-is].近年来伴随着我国经济高速发展，谐波治理需求越来越迫切。
国内部分厂商已经能开发出商用的APF产品:如西安赛博，北京开元，上海追日，深圳盛弘，鞍山荣信等，并应用于实际工业现场，取得了良好的经济效益。
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。
有源电力滤波技术的国内外现状分析及其改进措施
有源电力滤波技术的现状分析及其改进方法摘要：随着非线性负荷广泛使用，电能质量在不断下降。
而有源电力滤波技术是解决该问题的有效手段。
本文首先介绍有源电力滤波器（APF：Active power filter）的组成和分类，然后论述有源电力滤波器的两个关键性技术，最后对它的发展前景进行分析。
关键词：有源滤波技术、电流谐波、电流控制方法正文：随着电力电子技术不断发展，电网中增加了大量的非线性负载，特别是大容量变流设备的使用，导致大量谐波注入电网，使得电网电压和电流波形发生畸变，电能质量日益下降，电网谐波已成为电网一大公害。
随着电力电子技术及控制技术的不断发展，大功率可关断器件（GTR、GTO、IGBT等）不断使用，以及对非正弦情况下无功功率理论研究深入，使得APF开始在民用设备上使用，且单机装置的容量逐步提高，其应用领域从补偿用户自身的谐波向改善整个电力系统供电质量的方向发展。
APF的组成及分类１．组成最基本的并联型APF系统主要由两大部分组成——指令电流检测电路与补偿电流发生电路（由电流跟踪控制电路、驱动电路和主电路三部分构成）。
２．分类从不同角度出发，APF具有不同的分类标准。
１）根据应用场合不同，APF可以分为有源直流滤波器和有源交流滤波器两大类。
前者主要用来消除高压直流系统中换流器直流侧的电流、电压谐波；后者则应用于交流电力系统。
２）根据逆变器直流侧储能元件不同，ＡＰＦ又分为电流型和电压型。
电压型ＡＰＦ效率高，投资少，可任意并联扩容，易于单机小型化，经济性优，适用于电网谐波补偿，因此目前实用装置九成以上是电压型。
３）根据ＡＰＦ与电网连接方式不同，ＡＰＦ可以分为并联型、串联型、混合型和串－并联型。
目前并联ＡＰＦ在技术上已经成熟，它是当前应用最广泛的ＡＰＦ拓扑结构。
串联型ＡＰＦ与并联型ＡＰＦ相比前者损耗大，且各种保护电路也复杂。
因此，很少研究单独使用的串联型ＡＰＦ，而大多数将它作为混合型ＡＰＦ的一部分予以研究。
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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]。