1 主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類

從不同的觀點(diǎn)出發(fā)，有源電力濾波器具有不同的分類標(biāo)準(zhǔn)。

1.1 根據(jù)接入電網(wǎng)的方式分類

根據(jù)接入電網(wǎng)的方式，有源電力濾波器可以分為串聯(lián)型、并聯(lián)型和串-并聯(lián)型三大類。

1.1.1 串聯(lián)型有源濾波器

串聯(lián)型有源濾波器經(jīng)耦合變壓器串接入電力系統(tǒng)，如圖1所示，其可等效為一個(gè)受控電壓源，主要是消除電壓型諧波以及系統(tǒng)側(cè)電壓諧波與電壓波動(dòng)對敏感負(fù)載的影響。串聯(lián)型有源電力濾波器應(yīng)用在直流系統(tǒng)中時(shí)，耦合變壓器的系統(tǒng)接入側(cè)很容易出現(xiàn)直流磁飽和問題，所以只在交流系統(tǒng)中采用。與并聯(lián)型有源電力濾波器相比，由于串聯(lián)型有源電力濾波器中流過的是正常負(fù)荷電流，因此損耗較大;此外，串聯(lián)型有源電力濾波器的投切、故障后的退出及各種保護(hù)也較并聯(lián)型有源電力濾波器復(fù)雜。目前單獨(dú)使用串聯(lián)有源電力濾波器的例子較少，研究多集中在其與LC無源濾波器所構(gòu)成的串聯(lián)混合型有源電力濾波器上。

1.1.2 并聯(lián)型有源電力濾波器

并聯(lián)型有源電力濾波器與系統(tǒng)并聯(lián)等效為一個(gè)受控電流源，如圖2所示。有源濾波器向系統(tǒng)注入與諧波電流大小相等方向相反的電流，從而達(dá)到濾波的目的。并聯(lián)型有源電力濾波器主要適用于電流源型感性負(fù)載的諧波補(bǔ)償，技術(shù)上已相當(dāng)成熟，工業(yè)上已投入使用的有源電力濾波器多采用此方案。

與串聯(lián)型有源電力濾波器相比并聯(lián)型有源電力濾波器通過耦合變壓器并入系統(tǒng)，不會對系統(tǒng)運(yùn)行造成影響，具有投切方便靈活以及各種保護(hù)簡單的優(yōu)點(diǎn)。但是當(dāng)單獨(dú)使用并聯(lián)型有源電力濾波器來濾除諧波時(shí)，有源電力濾波器容量要求很大，這樣會帶來一系列的問題，如工程造價(jià)高、電磁干擾、結(jié)構(gòu)復(fù)雜以及高的功率損耗等。

1.1.3 串-并聯(lián)型有源電力濾波器

串-并聯(lián)型有源電力濾波器如圖3所示，相關(guān)文獻(xiàn)稱之為統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器(UPQC)。它綜合了串聯(lián)型和并聯(lián)型兩種結(jié)構(gòu)，共同組成一個(gè)完整的用戶電力裝置來解決電能質(zhì)量的綜合問題。其中，直流側(cè)電容器或電感儲能裝置是串聯(lián)型和并聯(lián)型有源濾波器所公用的，串聯(lián)有源電力濾波器起到補(bǔ)償電壓諧波、消除系統(tǒng)不平衡、調(diào)節(jié)電壓波動(dòng)或閃變、維持系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性或阻尼振蕩的作用。并聯(lián)變流器起到補(bǔ)償電流諧波不平衡、補(bǔ)償負(fù)荷的無功、調(diào)節(jié)變流器直流側(cè)電壓的作用。因此這種統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器可以實(shí)現(xiàn)短時(shí)間不間斷供電、蓄能、無功補(bǔ)償、抑制諧波、消除電壓波動(dòng)及閃變、維持系統(tǒng)電壓穩(wěn)定等功能，被認(rèn)為是最理想的有源濾波器的結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)既可用于三相系統(tǒng)，又可以用于單相系統(tǒng)。但是其主要缺陷在于成本較高(需要較多的開關(guān)器件)和控制復(fù)雜。

1.2 根據(jù)接入電網(wǎng)電壓等級分類

根據(jù)接入電網(wǎng)電壓等級來分類，有源電力濾波器還可以分為直接接入和通過無源濾波器間接接入電網(wǎng)兩種方式。

1.2.1 直接接入型

圖4 為直接接入型有源濾波主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，它是有源濾波器和無源濾波器的組合結(jié)構(gòu)。這種濾波器結(jié)構(gòu)目前非常普遍，因?yàn)樗⒙?lián)的LC無源濾波器部分消除了大量的低次諧波，因而有源濾波器部分容量可以做到很小(負(fù)荷容量的5%左右)，這樣大大減少了有源濾波器的體積和成本。它可以同時(shí)消除電壓和電流諧波，而且成本相對較低，因而非常受歡迎。但是這種結(jié)構(gòu)的濾波器的缺點(diǎn)在于只能針對特定負(fù)荷進(jìn)行補(bǔ)償，負(fù)荷運(yùn)行狀況變化較大的時(shí)候補(bǔ)償性能不好。

1.2.2 間接接入型

圖5為有源與無源濾波串聯(lián)使用的混合型有源濾波器，在該方式中，諧波和無功功率主要由LC 濾波器補(bǔ)償，而有源濾波器的作用是改善無源濾波器的諧波特性，克服無源濾波器易受電網(wǎng)阻抗的影響、易與電網(wǎng)發(fā)生諧振等缺點(diǎn)。在這種方式中，有源濾波器不承受交流電源的基波電壓，因此裝置容量小。該方案由于注入變壓器連接在Y 型連接的PF的中性點(diǎn)上，方便保護(hù)和隔離，因此更適合于高電壓系統(tǒng)應(yīng)用，但是該電路對電網(wǎng)中的諧波電壓非常敏感。

1.3 按有源電力濾波器中逆變器直流側(cè)儲能元件的分類

根據(jù)有源電力濾波器中逆變器直流側(cè)儲能元件的不同，有源電力濾波器又可分為電壓型有源電力濾波器(儲能元件為電容)和電流型有源電力濾波器(儲能元件為電感)。

電流型有源電力濾波器如圖6所示，它是由一個(gè)大電感充當(dāng)一個(gè)非正弦的電流源來提供非線性負(fù)荷的諧波電流。電流型逆變器的最大缺點(diǎn)在于不能用于多電平場合，無法提高大容量時(shí)逆變器的性能;電壓型由一個(gè)較大的電容作為直流側(cè)的電壓支撐。由于電壓型結(jié)構(gòu)輕便、便宜，并且可以擴(kuò)展為多電平結(jié)構(gòu)，使其在開關(guān)頻率較低的情況下取得較好的性能，與電流型有源電力濾波器相比，電壓型有源電力濾波器損耗較小、效率高，因此目前國內(nèi)絕大多數(shù)有源電力濾波器都采用電壓型逆變器結(jié)構(gòu)。根據(jù)日本電氣學(xué)會的調(diào)查結(jié)果，兩者在實(shí)際應(yīng)用中所占的比例分別是電壓型93.5%，電流型6.5%。隨著超導(dǎo)儲能技術(shù)的不斷發(fā)展，今后可能會有更多電流型有源電力濾波器投入使用。

1.4 根據(jù)補(bǔ)償系統(tǒng)的相數(shù)來分類

根據(jù)有源濾波器補(bǔ)償系統(tǒng)的相數(shù)來分類，有源濾波器可分為單相和三相兩種，三相系統(tǒng)又分為三相三線制和三相四線制。

單相有源濾波器一般用于小功率的場合，例如商業(yè)寫字樓或者學(xué)校帶有電腦負(fù)荷的教學(xué)樓以及小型工廠。在這些場合中電流諧波可以在公共耦合點(diǎn)補(bǔ)償?shù)?，因此可以將幾個(gè)小功率的濾波器連接取代一個(gè)大的濾波器，這主要是由于在一個(gè)大樓中有好多的單相負(fù)荷并且中線上存在大量諧波電流會有較大的危害。這樣可以根據(jù)運(yùn)行條件的不同有選擇地進(jìn)行補(bǔ)償。但另一方面，住宅性負(fù)荷并沒有產(chǎn)生大量

的集中的諧波，而且由于缺少強(qiáng)制的諧波約束法規(guī)，住宅用戶不可能投資于單相的有源濾波器。單相有源濾波器的主要優(yōu)點(diǎn)在于處理小功率負(fù)荷，因此變流器的開關(guān)頻率可以很高，從而提高整個(gè)裝置補(bǔ)償諧波的性能。

對于三相裝置，濾波器及主電路的選擇取決于三相系統(tǒng)是否平衡。在相對比較低的功率場合(100 kV·A)，三相系統(tǒng)可以采用三個(gè)單相有源濾波器或者單獨(dú)的三相有源濾波器。對于平衡負(fù)荷而言，如果目標(biāo)僅僅是消除電流諧波而不需要三相系統(tǒng)及補(bǔ)償電壓諧波，采用三個(gè)單相有源濾波器的結(jié)構(gòu)是可行的。對于不平衡負(fù)荷電流或者不對稱供電電壓，主電路結(jié)構(gòu)采用基于三個(gè)單相逆變器的三相有源電力濾波器是可行的。

大多數(shù)的單相負(fù)荷都是由帶中線的三相系統(tǒng)供電的。它們給系統(tǒng)帶來了大量的中線電流、諧波、無功以及三相不平衡。三相四線制有源濾波器的引入就是為了減少這類系統(tǒng)出現(xiàn)的問題。

2 有源濾波器構(gòu)成及工作原理

無論有源電力濾波器如何分類，它都是由幾個(gè)共同的部分構(gòu)成，即諧波檢測環(huán)節(jié)、控制系統(tǒng)、主電路、保護(hù)電路以及耦合變壓器等主要部分構(gòu)成，如圖7所示。其基本工作原理為：首先通過諧波檢測環(huán)節(jié)檢測出系統(tǒng)中的諧波并給出需要補(bǔ)償諧波的參考值，然后通過控制系統(tǒng)根據(jù)該參考值產(chǎn)生相應(yīng)的脈沖，控制主電路產(chǎn)生補(bǔ)償電流或者電壓跟蹤該參考值，起到補(bǔ)償效果，有源電力濾波器通過耦合變壓器接入系統(tǒng)。

下面對有源濾波器的四個(gè)部分進(jìn)行介紹。

2.1 諧波檢測

諧波檢測環(huán)節(jié)的原理框圖如圖8所示?；竟ぷ髟頌椋侯A(yù)處理環(huán)節(jié)將電壓或電流互感器輸出的電流信號轉(zhuǎn)化為電壓信號并進(jìn)行適當(dāng)?shù)臑V波與放大(實(shí)際中總存在一定的高頻噪音，因此一般都要對信號進(jìn)行一定的濾波及進(jìn)行放大或縮小)，有源電力濾波器對諧波信號的時(shí)間同時(shí)性要求較高，因此一般情況下應(yīng)該對所需信號進(jìn)行同步采樣，所以需要加采樣保持電路，即在同一時(shí)刻對輸入信號進(jìn)行采樣。

將采樣信號保持起來，然后分別進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，將模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量。

目前用于諧波檢測算法通常有兩種，一種是快速FFT分析法，另外一種方法是瞬時(shí)無功功率理論，其中大多采用瞬時(shí)無功功率理論進(jìn)行諧波檢測。

2.2 控制系統(tǒng)及控制策略

有源電力濾波器的控制系統(tǒng)及選用的控制算法是其濾波效果好壞的關(guān)鍵。有源電力濾波器的控制系統(tǒng)主要有模擬控制系統(tǒng)、數(shù)字控制系統(tǒng)以及數(shù)字模擬混合控制系統(tǒng)三類。近年來隨著微電子技術(shù)的快速發(fā)展，各種數(shù)字處理芯片的性能大大提高，因此有源電力濾波器的控制系統(tǒng)逐步由模擬控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為模擬數(shù)字混合控制系統(tǒng)及純數(shù)字控制系統(tǒng)。下面主要介紹有源電力濾波器的數(shù)字模擬混合控制系統(tǒng)與數(shù)字控制系統(tǒng)。

2.2.1 數(shù)字模擬混合控制系統(tǒng)

有源電力濾波器的控制系統(tǒng)一般由兩個(gè)部分組成，即控制算法部分和觸發(fā)脈沖產(chǎn)生部分。其中控制算法處理部分對諧波檢測環(huán)節(jié)送來的數(shù)字信號進(jìn)行處理，采用諧波檢測算法，快速檢測出需要的諧波與有源濾波器產(chǎn)生的諧波進(jìn)行比較，根據(jù)其差值采用一定的控制方法產(chǎn)生觸發(fā)脈沖信號送給觸發(fā)脈沖發(fā)生部分。而觸發(fā)脈沖發(fā)生部分根據(jù)該信號產(chǎn)生適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)脈沖去驅(qū)動(dòng)有源電力濾波器的變流器，使其產(chǎn)生的諧波電流或電壓與所需的諧波電流或電壓相同，從而達(dá)到諧波補(bǔ)償?shù)男Ч?。所謂數(shù)字模擬混合控制就是通過數(shù)字電路檢測并產(chǎn)生所需補(bǔ)償?shù)膮⒖贾C波信號，獲得參考諧波信號后，通過模擬電路實(shí)現(xiàn)諧波跟蹤(通常為比例積分PI 控制)，PWM脈沖控制具有更快的速度和更高的分辨率。

2.2.1.1 滯環(huán)控制

此類控制器中滯環(huán)比較器由于產(chǎn)生的補(bǔ)償電流參考信號能夠快速準(zhǔn)確地跟蹤諧波電流變化，具有很好的實(shí)時(shí)性，所以在有源濾波器中得到了廣泛的應(yīng)用。滯環(huán)比較器的控制框圖如圖9所示，圖10為滯環(huán)比較示意圖。

滯環(huán)比較控制采用滯環(huán)比較器，把檢測出的補(bǔ)償電流信號ie 與實(shí)際產(chǎn)生的補(bǔ)償電流ic進(jìn)行比較，兩者的偏差作為滯環(huán)比較器的輸入，通過滯環(huán)比較器產(chǎn)生控制主電路中開關(guān)通斷的PWM 信號，從而控制補(bǔ)償電流ic的變化。此類控制器中由于滯環(huán)比較器產(chǎn)生的補(bǔ)償電流參考信號能夠快速準(zhǔn)確地跟蹤諧波電流變化，具有很好的實(shí)時(shí)性，所以在有源濾波器中得到了廣泛的應(yīng)用。滯環(huán)比較控制的特點(diǎn)可歸結(jié)為：硬件電路十分簡單;屬于實(shí)時(shí)控制方式，電流響應(yīng)很快;不需要載波，輸出電壓中不含特定頻率的諧波分量;屬于閉環(huán)控制方式;若滯環(huán)的寬度固定，則電流跟隨誤差范圍是固定的，但是電力半導(dǎo)體器件的開關(guān)頻率是變化的。

在采用滯環(huán)比較器的瞬時(shí)值比較方式中，滯環(huán)的寬度通常是固定的，由此導(dǎo)致主電路中電力半導(dǎo)體器件的開關(guān)頻率是變化的。尤其是當(dāng)ic變化的范圍較大時(shí)，一方面，在ic 值小的時(shí)候，固定的環(huán)寬可能使補(bǔ)償電流的相對跟隨誤差過大;另一方面，在ic值大的時(shí)候，固定的環(huán)寬又可能使器件的開關(guān)頻率過高，甚至可能超出器件允許的最高工作頻率而導(dǎo)致器件損壞。另外，由于開關(guān)頻率不固定，增加了高通濾波器及連接電抗器參數(shù)設(shè)計(jì)的難度。

針對采用滯環(huán)比較器的瞬時(shí)值比較方式在環(huán)寬固定時(shí)的這一缺點(diǎn)，一種解決的方法是將滯環(huán)比較器的寬度H 設(shè)計(jì)成可隨ic 的大小而自動(dòng)調(diào)節(jié)的;另一種方法是采用定時(shí)控制的瞬時(shí)值比較方式，該方式中，用一個(gè)由時(shí)鐘定時(shí)控制的比較器代替滯環(huán)比較器。每個(gè)時(shí)鐘周期對ic 變化量判斷一次，使得PWM信號需要至少一個(gè)時(shí)鐘周期才會變化一次，器件的開關(guān)頻率最高不會超過時(shí)鐘頻率的一半。這樣時(shí)鐘信號的頻率就限定了器件的最高工作頻率，從而可以避免器件開關(guān)頻率過高的情況發(fā)生。該方式的不足是，補(bǔ)償電流的跟隨誤差不是固定的，從波形上看，就是毛刺忽大忽小。

2.2.1.2 三角波控制

圖11為三角波比較器的控制框圖，圖12 為三角波比較示意圖。其中圖12給出了在并聯(lián)型有源電力濾波器中經(jīng)常采用的一種數(shù)字模擬混合控制器的模擬部分。其中參考電流信號由微處理器通過D/A轉(zhuǎn)換變成模擬信號送到模擬控制部分。有源電力濾波器的補(bǔ)償電流與參考電流進(jìn)行比較，通過比例積分環(huán)節(jié)后成為調(diào)整信號，與三角波發(fā)生電路產(chǎn)生的作為載波信號的三角波進(jìn)行比較，獲得驅(qū)動(dòng)有源濾波器逆變器的PWM驅(qū)動(dòng)脈沖。圖12中，當(dāng)控制信號大于鋸齒波，則PWM脈沖信號為高電平;相反，則為低電平。與瞬時(shí)值比較方式相比，該方式具有的特點(diǎn)：硬件較為復(fù)雜;跟隨誤差較大;輸出電壓中所含諧波較少，但是含有與三角載波相同頻率的諧波;器件的開關(guān)頻率固定，且等于三角載波的頻率;電流響應(yīng)比瞬時(shí)值比較方式的慢。

由以上可知，瞬時(shí)值比較方式和三角波比較方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，不能孤立地說孰優(yōu)孰劣，實(shí)際應(yīng)用時(shí)可根據(jù)系統(tǒng)要求選擇。日本電氣學(xué)會的調(diào)查結(jié)果也表明了這一點(diǎn)，兩種方法在實(shí)際應(yīng)用中大體上各占一半，基本相當(dāng)。

2.2.2 數(shù)字控制系統(tǒng)

隨著微電子技術(shù)的快速發(fā)展，產(chǎn)生PWM脈沖的數(shù)字電路和具有可編程功能的器件快速發(fā)展，因而通過專門電路或通過可編程邏輯器件實(shí)現(xiàn)PWM 脈沖發(fā)生器已非常方便，而且在速度和分辨率方面也有著顯著的提高，因此有源電力濾波器的控制系統(tǒng)已經(jīng)逐步變成純數(shù)字的控制系統(tǒng)。與其他的電力電子裝置類似，根據(jù)有源濾波器控制算法的復(fù)雜性我們可以選擇不同的數(shù)字控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。通常的控制系統(tǒng)一般有基于單數(shù)字信號處理芯片的帶有PWM信號的控制系統(tǒng)。由于DSP本身帶有PWM脈沖產(chǎn)生部分，因此采用單片的DSP就可以實(shí)現(xiàn)有源電力濾波器的控制系統(tǒng)。當(dāng)然，由于DSP芯片既要處理控制算法又要產(chǎn)生脈沖，因此只能實(shí)現(xiàn)簡單的控制算法。如果要實(shí)現(xiàn)更加復(fù)雜與先進(jìn)的算法，可采用多DSP芯片的控制系統(tǒng)或者DSP+FPGA(現(xiàn)場可編程邏輯陣列)的通用控制系統(tǒng)。采用雙DSP 或DSP+FPGA結(jié)構(gòu)，其中一個(gè)DSP處理器用來完成數(shù)據(jù)處理、控制與高層保護(hù)功能;另一個(gè)DSP處理器或FPGA用來產(chǎn)生高精度PWM脈沖。

2.3 主電路

有源電力濾波器的主電路型式多種多樣，有很多種分類方法。具體分類方法見上所述。

2.4 保護(hù)電路

保護(hù)系統(tǒng)采用快速硬件保護(hù)(與功率單元直接連接)和高速DSP的軟件保護(hù)相結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)雙重保護(hù)機(jī)制，使得系統(tǒng)安全，運(yùn)行可靠。

2.5 耦合變壓器

前面講到的兩種主電路結(jié)構(gòu)都通過連接電抗器直接接入系統(tǒng)，但對于電壓較高的情況，由于各種開關(guān)器件耐壓水平的限制，變流器輸出電壓不可能太高，因此通常采用變壓器接入方式。采用耦合變壓器接入電力系統(tǒng)的好處有：

1)可以靈活地改變逆變器的輸出電壓和電流，從而充分利用開關(guān)器件的電壓與電流容量;

2)可以提供絕緣隔離，變壓器的電氣與一、二次側(cè)的絕緣隔離可以防止出現(xiàn)不必要的電氣連接，可以提高有源電力濾波器的可靠性，還可以防止電力系統(tǒng)中的各種干擾直接進(jìn)入到有源電力濾波器中。

雖然變壓器帶來了很大的好處，但是在有源電力濾波器中采用耦合變壓器本身也存在一些缺點(diǎn)。

這主要是因?yàn)橛性礊V波器對耦合變壓器存在較高的要求，因此在設(shè)計(jì)選擇耦合變壓器時(shí)要注意：

1)工作頻帶耦合變壓器要有較寬的工作頻帶;

2)鐵心材料的選擇鑒于有源濾波器工作時(shí)的頻率范圍，耦合變壓器的鐵心材料一般選薄硅鋼片或非晶合金磁性材料;

3)鐵心結(jié)構(gòu)選擇由于有源濾波器輸出的三相電壓或電流是相互獨(dú)立的，因此要求耦合變壓器三相獨(dú)立或三相之間相互影響小，所以有源濾波器的耦合變壓器采用五鐵心柱結(jié)構(gòu)或采用三單相變壓器，這樣三相繞組之間的影響很小或三相完全獨(dú)立。

3 有源濾波器設(shè)計(jì)步驟及參數(shù)選擇

3.1 設(shè)計(jì)有源濾波器一般步驟

1)應(yīng)該根據(jù)所需要補(bǔ)償?shù)呢?fù)荷諧波次數(shù)及容量確定有源濾波器補(bǔ)償電流諧波的最高次數(shù)及諧波的容量。

2)根據(jù)補(bǔ)償效果及諧波就地補(bǔ)償?shù)仍瓌t確定有源濾波器的接入點(diǎn)。

3)根據(jù)接入點(diǎn)的電壓等級及負(fù)荷的結(jié)構(gòu)確定有源電力濾波器的電壓等級及相應(yīng)的主電路結(jié)構(gòu)。對于380 V 系統(tǒng)，一般選擇通過電抗器直接接入三相系統(tǒng)。而對于10 kV的系統(tǒng)，通常選擇通過耦合變壓器接入系統(tǒng)。

4)根據(jù)選擇的電壓等級及諧波電流的次數(shù)、容量以及所選擇的主電路結(jié)構(gòu)，參照開關(guān)器件的開關(guān)頻率、電壓等級、電流等級等選擇合適的開關(guān)器件，確定有源濾波器直流側(cè)合理的工作電壓及連接電抗器的參數(shù)。

3.2 參數(shù)選擇

3.2.1 電感選型

對于并聯(lián)型有源電力濾波器，其主要功能是補(bǔ)償電流ic(t)快速跟蹤負(fù)荷電流中的諧波電流，從而使流入配電系統(tǒng)的諧波電流很小，避免對系統(tǒng)的污染。為了使ic (t)能夠快速跟蹤要補(bǔ)償?shù)碾娏?，需要有源濾波器產(chǎn)生的ic(t)具有兩個(gè)條件：首先，ic(t)的大小要滿足補(bǔ)償電流的要求，即逆變器補(bǔ)償?shù)碾娏鞅仨毚笥诘扔谘a(bǔ)償電流，也即有源濾波器的補(bǔ)償容量滿足負(fù)荷補(bǔ)償?shù)囊?其次，有源濾波器輸出電流的變化率即dic(t)/dt 要大于等于補(bǔ)償電流的變化率，只有這樣有源濾波器才能快速跟蹤補(bǔ)償電流的變化。

第一個(gè)條件在設(shè)計(jì)有源濾波器時(shí)通過考慮容量即可滿足，而第二條常常是衡量有源濾波器性能好壞的關(guān)鍵。因?yàn)榉蔷€性負(fù)荷種類很多，需要補(bǔ)償電流的變化率可能完全不一樣，為了保證有源電力濾波器的跟蹤能力，在設(shè)計(jì)時(shí)必須非常重視其電流變化率。因此為了提高dic(t)/dt，要么減小有源濾波器的等效電感L，要么提高逆變器輸出電壓U(c t)。有源濾波器的等效電感L 越小，其電流跟蹤能力越強(qiáng)，但是L 過小，有源濾波器輸出電流中基于開關(guān)頻率的特征諧波會很大，而且一旦有源濾波器本身出現(xiàn)故障，會產(chǎn)生較大的過電流，從而影響系統(tǒng)。因此有源濾波器的等效電感不能選擇過小。通常，如果以有源濾波器的電流容量作為電流基值，接入電壓作為電壓基值，則等效電感對應(yīng)的基波電抗的標(biāo)幺值約為20%，電感值通常為mH級別。

3.2.2 直流母線電容

因?yàn)樘岣咧绷鱾?cè)電容電壓Ud c(t)可以提高有源電力濾波器電流跟蹤能力。因此設(shè)計(jì)有源濾波器時(shí)，應(yīng)該根據(jù)最惡劣的條件估算出需要補(bǔ)償?shù)呢?fù)荷電流的最大變化率，選擇合適的直流側(cè)電壓。直流側(cè)電壓選定后，在保證安全裕度的前提下選擇開關(guān)器件的電壓、電流等級。直流側(cè)電容容量在允許的范圍內(nèi)(電容容量應(yīng)避免與電抗產(chǎn)生諧振)當(dāng)然越大越好，但電容過大增加了裝置的成本。直流側(cè)電容容量的選擇主要是防止直流電容電壓的波動(dòng)，計(jì)算電容電壓波動(dòng)時(shí)必須考慮諧波引起的電容電壓波動(dòng)。

4 應(yīng)用情況及前景展望

目前，有源濾波技術(shù)已在日本、美國等少數(shù)工業(yè)發(fā)達(dá)國家得到應(yīng)用，有許多工業(yè)裝置投入運(yùn)行;國內(nèi)對有源電力濾波器的研究尚處于起步階段。

近年來，在電力電子工程師和研究人員的不斷努力下，有源電力濾波技術(shù)取得了長足的發(fā)展，有源電力濾波器的價(jià)格也不斷降低。隨著人們對諧波污染認(rèn)識的不斷加深，有源電力濾波器的應(yīng)用前景是相當(dāng)光明的，在國內(nèi)的應(yīng)用也將越來越廣泛。