【摘 要】随着分布式发电接入电网，并网逆变器等电力电子设备得到大量使用，谐波的危害日益严重，使电网的供电质量受到影响。相比于无源滤波方式，有源滤波是一种新型的谐波抑制方法。有源电力滤波器是一种用于动态抑制谐波的新型电力电子装置，本文以三相电路瞬时无功功率理论为基础检测谐波电流，对三相三线制并联型有源电力滤波器做出了仿真分析，仿真结果表明参数设计合理，可以有效抑制电源电流中的谐波。
　　【关键词】谐波；瞬时无功功率；三相三线制；有源电力滤波器；仿真
　　近年来，随着分布式发电接入电网，并网逆变器等电力电子设备得到大量使用，带来的谐波问题日益严重。有源电力滤波器是一种新型的电力电子装置，它不仅能补偿各次谐波，还可补偿无功，有一机多能的特点，在性价比上较为合理；滤波特性不受系统阻抗的影响，可消除与系统阻抗发生谐振的危险；具有自适应功能，可自动补偿变化着的谐波。
　　本文基于三相电路瞬时无功功率理论，对三相三线制并联型有源电力滤波器进行了设计与仿真，仿真结果表明参数设计合理，可以有效抑制电源电流中的谐波。
　　1 基于瞬时无功理论的谐波检测[1]
　　三相电路瞬时无功功率理论突破了传统的以平均值为基础的功率定义，系统地定义了瞬时无功功率、瞬时有功功率等瞬时功率量。以该理论为基础，可以得出用于有源电力滤波器的谐波电流实时检测方法。以瞬时无功功率理论为基础的三相电路谐波电流的检测方法如图1所示。
　　图1 基于瞬时无功理论的三相谐波检测算法
　　图中，、、和、、分别为各相电压和电流的瞬时值，、两相瞬时电压、和、两相瞬时电流、，，，LPF为低通滤波器。
　　2 三相三线制并联型有源电力滤波器[2-3]
　　补偿谐波时，有源电力滤波器首先检测负载电流的谐波分量，将其反极性后作为补偿电流的指令信号，由补偿电流发生电路产生的补偿电流即与负载电流中的谐波分量大小相等、方向相反，因而两者相互抵消，使得电源电流中只含基波，不含谐波。上述原理可用如下的一组公式描述：
　　（16）
　　（17）
　　（18）
　　（19）
　　式中—负载电流的基波分量。
　　本文中电流跟踪控制电路采用定时控制的瞬时值比较方式：把补偿电流的指令信号和实际的补偿电流信号进行比较，二者的偏差作为输入，通过比较器产生控制主电路中开关通断的PWM信号，该PWM信号经驱动电路来控制开关的通断，最终控制补偿电流的变化。
　　3 仿真结果
　　本文采用MATLAB中的Simulink模块[4]编制了一个适用于三相三线制的并联型有源电力滤波器的仿真模型。根据、法检测谐波，低通滤波器为2阶Butterworth滤波器，截止频率为20Hz。负载电流采用5A的方波电流，电源电压有效值为100V。电感为0.002H，电容电压取450V。本文电流跟踪控制电路采用定时控制的瞬时值比较方式，=0.00001秒。驱动电路主要起到信号转换和功率放大的作用，在仿真时可以忽略不计，得到的仿真波形如图2～4所示。
　　图2 三相负载电流
　　图3 三相补偿电流
　　图4 叠加补偿电流后的三相电源电流
　　从图4 可以看出，有源电力滤波器可以明显地抑制电源电流中的谐波，起到了较好的滤波作用。
　　4 结论
　　由于分布式发电接入电网，使用了大量电力电子器件，人们其带来的谐波问题越来越重视，相比与无源滤波方式，使用有源电力滤波器是目前较为有效的进行谐波抑制的方法。本文主要对三相三线制并联型有源电力滤波器进行了一些仿真的研究，从仿真结果可以看出，参数设计合理，可以有效抑制电源电流中的谐波。
　　参考文献：
　　[1]王兆安，杨君，刘进军.谐波抑制和无功功率补偿[M].北京：机械工业出版社，1998.
　　[2]王广柱.并联型有源电力滤波器电流控制的等效原理[J].中国电机工程学报，2006（15）.
　　[3]时立君，赵建国.有源电力滤波器在电能质量控制中的应用[J]. 电力系统及其自动化学报，2002（1）.
　　[4]颜晓庆，王兆安.并联型电力有源滤波器的仿真研究[J].西安交通大学学报，1997（11）.
　　作者简介：
　　王科（1983-），男，博士，主要从事储能技术、微电网技术和新能源发电技术的研究工作。