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摘要：随着电力电子技术的发展，非线性器件在电力系统中得到越来越广泛的应用。有源电力滤波器是一种用于动态抑制谐波和无功补偿的新型电力电子装置，它能够对频率和幅值均发生变化的谐波和无功进行补偿，弥补了传统无源电力滤波器只能吸收固定频率的谐波而且容易发生并联谐振的不足。本文主要对单相有源电力滤波器的阐述，给予参考。
关键词：有源滤波器; 原理; 发展趋势
Abstract: with the development of the power electronic technology, nonlinear devices in the power system to get more and more widely. Active power filter is used to suppress harmonic and dynamic reactive power compensation of new power electronics device, it can frequency and amplitude are the changes of harmonic and reactive power compensation, to make up for the traditional passive power filter can only absorb fixed frequency harmonics and prone to parallel resonant shortage. This paper mainly of single-phase active power filter paper, give reference.
Keywords: active filter; Principle; Development trend
中图分类号：F407.61文献标识码：A 文章编号：
1.有源滤波器
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，它能对大小和频率都发生变化的谐波以及变化的无功进行补偿，其应用可克服LC滤波器等传统的谐波抑制和无功补偿方法的缺点。其特点如下：（1）实现了动态补偿，可对频率和大小都发生变化的谐波以及变化的无功功率进行补偿，对补偿对象的变化有极快的响应；（2）可同时对谐波和无功功率进行补偿，且补偿无功功率的大小可做到连续调节；（3）补偿无功功率时不需贮能元件；补偿陷波时所需贮能元件容量也不大；（4）即使补偿对象电流过大，有源电力滤波器也不会发生过载，并能正常发挥补偿作用；（5）受电网阻抗的影响不大，不容易和电网阻抗发生谐振；6）能跟踪电网频率的变化，故补偿性能不受电网频率变化的影响；（7）既可对一个谐波和无功源单独补偿，也可对多个谐波和无功源进行集中补偿。
2有源滤波器现状
早在20世纪70年代初期，日本学者就提出了有源电力滤波器的概念，当时由于电力电子器件制造水平的限制，这项技术没有引起广泛关注。进入80年代以后，大功率开关器件的迅速发展和赤木泰文（AKagi H）瞬时无功功率理论的提出，有源电力滤波器才得到迅速发展和完善。有源电力滤波器具有高度可控性和快速响应性，它不仅能补偿各次谐波，还可以抑制闪变、补偿无功，而且补偿无功功率的大小可做到连续调节，有一机多能的特点，其滤波特性不受系统阻抗和电网频率的影响，同时还具有自适应功能，可自动跟踪补偿变化着的谐波。当补偿对象过大时，APF不会发生过载，能正常发挥补偿作用。这些优点使得从80年代至今APF一直是电力电子的研究热点。
3有源滤波器原理
有源电力滤波器的基本原理是：通过检测补偿对象的电流，经指令电流运算电路计算得出补偿对象的指令信號，该信号经补偿电流发生电路的放大，得出补偿电流，补偿电流与负载电流中要补偿的谐波及无功电流抵消，最终得到期望的电源电流。如果要求有源电力滤波器在补偿谐波的同时，也补偿负载的无功功率，则只要在补偿电流的指令信号中增加与负载电流的基波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。
4有源电力滤波器的分类
目前投入使用的APF种类繁多，其分类方法也多种多样。下图从不同角度对APF进行了分类。
并联型的APF相当于一个受控电流源，可以消除负载引起的谐波电流，也可以补偿无功。其适用于感性电流源型负载的谐波、无功补偿，优点是它只流过补偿电流和小部分基波有功电流，另外并联型的APF可以多台并联使用以提供大的电流。但由于APF是和被补偿的谐波负载并联在电网上的，须承受电网的基波电压，这就使其容量很大，开关损耗也比较高。串联型的APF通过变压器串联在电网和负载之间，相当于一个受控电压源。其主要用于消除带电容二极管整流电路等电压源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。
串联型APF的主要优点是能补偿电网谐波电压，对电压敏感性负载尤为适用。但与并联有源滤波器相比，主要缺点是流过很高的负载电流，使得变压器的体积变大，损耗大；此外串联型APF投切、故障后的退出以及各种保护也较为复杂。目前，应用装置中并联型占有大多数。虽然APF能实现大容量和低损耗以及多功能，但由于受到开关器件的限制，容量的增大往往有限，而且造价随之增大。而无源滤波器具有结构简单、造价低廉等特点，人们便提出各种APF和无源滤波器相结合的混合型APF来减小APF的容量，提高装置的经济性。
5有源滤波器的发展趋势
APF经过三十几年的发展，其技术日益成熟。目前，有源电力滤波技术己在日本、美国、德国等少数工业发达国家得到了高度重视和日益广泛应用。我国对APF的研究起步较晚，不过近十几年来，越来越多的研究单位对有源电力滤波技术开展了深入的理论研究核试验，这些研究有的已到达或接近国际先进水平。从近年来的研究和应用中可以看出APF具有如下的发展趋势：（1）通过采用PWM调制和提高开关器件等效开关频率的多重化技术，实现对高次谐波的有效补偿。2）从经济上考虑，可以采用APF与PPF组成的混合型滤波系统，以减少APF的容量，达到降低成本、提高效率的目的。（3）从长远角度看，随着半导体器件制造水平的迅速发展，混合型滤波系统低成本的优势将逐渐消失，而并联APF由于其功能强大、性价比高，将是很有发展前途的有源滤波装置。（4）随着电力电子器件耐压水平的提高和对电能质量的日益重视，APF也将在工业系统中高压领域得到广泛应用。
结束语：
有源电力滤波器在国外已经广泛的应用，而在我们国家由于其发展比较晚，所以还没有得到非常大的利用。随着科技的进步、研究水平的提高，不久的将来其一定会得到更加广泛的应用。
参考文献：
[1]王兆安 黄俊 .电力电子技术[M]机械工业出版社2000
[2]周虎单相电路并联型有源电力滤波器研究与设计[D中南大学.2009，5
[3]王群 吴宁 苏向丰 有源电力滤波器谐波电流检测的一种新方法[J] 电工技术学报 199712
[4]范瑜 电气工程概论[M]高等教育出版社 2006,7
关键词：有源滤波器; 原理; 发展趋势
Abstract: with the development of the power electronic technology, nonlinear devices in the power system to get more and more widely. Active power filter is used to suppress harmonic and dynamic reactive power compensation of new power electronics device, it can frequency and amplitude are the changes of harmonic and reactive power compensation, to make up for the traditional passive power filter can only absorb fixed frequency harmonics and prone to parallel resonant shortage. This paper mainly of single-phase active power filter paper, give reference.
Keywords: active filter; Principle; Development trend
中图分类号：F407.61文献标识码：A 文章编号：
1.有源滤波器
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，它能对大小和频率都发生变化的谐波以及变化的无功进行补偿，其应用可克服LC滤波器等传统的谐波抑制和无功补偿方法的缺点。其特点如下：（1）实现了动态补偿，可对频率和大小都发生变化的谐波以及变化的无功功率进行补偿，对补偿对象的变化有极快的响应；（2）可同时对谐波和无功功率进行补偿，且补偿无功功率的大小可做到连续调节；（3）补偿无功功率时不需贮能元件；补偿陷波时所需贮能元件容量也不大；（4）即使补偿对象电流过大，有源电力滤波器也不会发生过载，并能正常发挥补偿作用；（5）受电网阻抗的影响不大，不容易和电网阻抗发生谐振；6）能跟踪电网频率的变化，故补偿性能不受电网频率变化的影响；（7）既可对一个谐波和无功源单独补偿，也可对多个谐波和无功源进行集中补偿。
2有源滤波器现状
早在20世纪70年代初期，日本学者就提出了有源电力滤波器的概念，当时由于电力电子器件制造水平的限制，这项技术没有引起广泛关注。进入80年代以后，大功率开关器件的迅速发展和赤木泰文（AKagi H）瞬时无功功率理论的提出，有源电力滤波器才得到迅速发展和完善。有源电力滤波器具有高度可控性和快速响应性，它不仅能补偿各次谐波，还可以抑制闪变、补偿无功，而且补偿无功功率的大小可做到连续调节，有一机多能的特点，其滤波特性不受系统阻抗和电网频率的影响，同时还具有自适应功能，可自动跟踪补偿变化着的谐波。当补偿对象过大时，APF不会发生过载，能正常发挥补偿作用。这些优点使得从80年代至今APF一直是电力电子的研究热点。
3有源滤波器原理
有源电力滤波器的基本原理是：通过检测补偿对象的电流，经指令电流运算电路计算得出补偿对象的指令信號，该信号经补偿电流发生电路的放大，得出补偿电流，补偿电流与负载电流中要补偿的谐波及无功电流抵消，最终得到期望的电源电流。如果要求有源电力滤波器在补偿谐波的同时，也补偿负载的无功功率，则只要在补偿电流的指令信号中增加与负载电流的基波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。
4有源电力滤波器的分类
目前投入使用的APF种类繁多，其分类方法也多种多样。下图从不同角度对APF进行了分类。
并联型的APF相当于一个受控电流源，可以消除负载引起的谐波电流，也可以补偿无功。其适用于感性电流源型负载的谐波、无功补偿，优点是它只流过补偿电流和小部分基波有功电流，另外并联型的APF可以多台并联使用以提供大的电流。但由于APF是和被补偿的谐波负载并联在电网上的，须承受电网的基波电压，这就使其容量很大，开关损耗也比较高。串联型的APF通过变压器串联在电网和负载之间，相当于一个受控电压源。其主要用于消除带电容二极管整流电路等电压源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。
串联型APF的主要优点是能补偿电网谐波电压，对电压敏感性负载尤为适用。但与并联有源滤波器相比，主要缺点是流过很高的负载电流，使得变压器的体积变大，损耗大；此外串联型APF投切、故障后的退出以及各种保护也较为复杂。目前，应用装置中并联型占有大多数。虽然APF能实现大容量和低损耗以及多功能，但由于受到开关器件的限制，容量的增大往往有限，而且造价随之增大。而无源滤波器具有结构简单、造价低廉等特点，人们便提出各种APF和无源滤波器相结合的混合型APF来减小APF的容量，提高装置的经济性。
5有源滤波器的发展趋势
APF经过三十几年的发展，其技术日益成熟。目前，有源电力滤波技术己在日本、美国、德国等少数工业发达国家得到了高度重视和日益广泛应用。我国对APF的研究起步较晚，不过近十几年来，越来越多的研究单位对有源电力滤波技术开展了深入的理论研究核试验，这些研究有的已到达或接近国际先进水平。从近年来的研究和应用中可以看出APF具有如下的发展趋势：（1）通过采用PWM调制和提高开关器件等效开关频率的多重化技术，实现对高次谐波的有效补偿。2）从经济上考虑，可以采用APF与PPF组成的混合型滤波系统，以减少APF的容量，达到降低成本、提高效率的目的。（3）从长远角度看，随着半导体器件制造水平的迅速发展，混合型滤波系统低成本的优势将逐渐消失，而并联APF由于其功能强大、性价比高，将是很有发展前途的有源滤波装置。（4）随着电力电子器件耐压水平的提高和对电能质量的日益重视，APF也将在工业系统中高压领域得到广泛应用。
结束语：
有源电力滤波器在国外已经广泛的应用，而在我们国家由于其发展比较晚，所以还没有得到非常大的利用。随着科技的进步、研究水平的提高，不久的将来其一定会得到更加广泛的应用。
参考文献：
[1]王兆安 黄俊 .电力电子技术[M]机械工业出版社2000
[2]周虎单相电路并联型有源电力滤波器研究与设计[D中南大学.2009，5
[3]王群 吴宁 苏向丰 有源电力滤波器谐波电流检测的一种新方法[J] 电工技术学报 199712
[4]范瑜 电气工程概论[M]高等教育出版社 2006,7