一、基本概念：
　　沃思智能有源電力濾波器（APF）是一種用于動(dòng)態(tài)抑制諧波、補(bǔ)償無(wú)功的新型電力電子裝置，它能夠?qū)Υ笮『皖l率都變化的諧波以及變化的無(wú)功進(jìn)行補(bǔ)償，之所以稱(chēng)為有源，
　　顧名思義該裝置需要提供電源，其應(yīng)用可克服LC濾波器等傳統(tǒng)的諧波抑制和無(wú)功補(bǔ)償方法的缺點(diǎn)（傳統(tǒng)的只能固定補(bǔ)償），實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)跟蹤補(bǔ)償，而且可以既補(bǔ)諧波又補(bǔ)無(wú)功；三相電路瞬時(shí)無(wú)功功率理論是APF發(fā)展的主要基礎(chǔ)理論；APF有并聯(lián)型和串聯(lián)型兩種，前者用的多；并聯(lián)有源濾波器主要是治理電流諧波，串聯(lián)有源濾波器主要是治理電壓諧波等引起的問(wèn)題。有源濾波器同無(wú)源濾波器比較，治理效果好，主要可以同時(shí)濾除多次及高次諧波，不會(huì)引起諧振，但是價(jià)位相對(duì)高！
二、基本原理：
　　有源電力濾波器，是采用現(xiàn)代電力電子技術(shù)和基于高速DSP器件的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)制成的新型電力諧波治理專(zhuān)用設(shè)備。它由指令電流運(yùn)算電路和補(bǔ)償電流發(fā)生電路兩個(gè)主要部分組成。指令電流運(yùn)算電路實(shí)時(shí)監(jiān)視線(xiàn)路中的電流，并將模擬電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)`，送入高速數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，將諧波與基波分離，并以脈寬調(diào)制（PWM）信號(hào)形式向補(bǔ)償電流發(fā)生電路送出驅(qū)動(dòng)脈沖，驅(qū)動(dòng)IGBT或IPM功率模塊，生成與電網(wǎng)諧波電流幅值相等、極性相反的補(bǔ)償電流注入電網(wǎng)，對(duì)諧波電流進(jìn)行補(bǔ)償或抵消，主動(dòng)消除電力諧波。
三、基本應(yīng)用：
　　諧波主要危害：
　　? 增加電力設(shè)施負(fù)荷，降低系統(tǒng)功率因數(shù)，降低發(fā)電、輸電及用電設(shè)備的有效容量和效率，造成設(shè)備浪費(fèi)、線(xiàn)路浪費(fèi)和電能損失；
　　? 引起無(wú)功補(bǔ)償電容器諧振和諧波電流放大，導(dǎo)致電容器組因過(guò)電流或過(guò)電壓而損壞或無(wú)法投入運(yùn)行；
　　? 產(chǎn)生脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩致使電動(dòng)機(jī)振動(dòng)，影響產(chǎn)品質(zhì)量和電機(jī)壽命；
　　? 由于渦流和集膚效應(yīng)，使電機(jī)、變壓器、輸電線(xiàn)路等產(chǎn)生附加功率損耗而過(guò)熱，浪費(fèi)電能并加速絕緣老化；
　　? 諧波電壓以正比于其峰值電壓的形式增強(qiáng)了絕緣介質(zhì)的電場(chǎng)強(qiáng)度，降低設(shè)備使用壽命；
　　? 零序（3的倍數(shù)次）諧波電流會(huì)導(dǎo)致三相四線(xiàn)系統(tǒng)的中線(xiàn)過(guò)載，并在三角形接法的變壓器繞組內(nèi)產(chǎn)生環(huán)流，使繞組電流超過(guò)額定值，嚴(yán)重時(shí)甚至引發(fā)事故。
　　? 諧波會(huì)改變保護(hù)繼電器的動(dòng)作特性，引起繼電保護(hù)設(shè)施的誤動(dòng)作，造成繼電保護(hù)等自動(dòng)裝置工作紊亂；
　　? 諧波變改變了電壓或電流的變化率和峰值，延緩電弧熄滅，影響斷路器的分?jǐn)嗳萘浚?br>　　? 使計(jì)量?jī)x表特別是感應(yīng)式電能表產(chǎn)生計(jì)量誤差；
　　? 干擾鄰近的電力電子設(shè)備、工業(yè)控制設(shè)備和通訊設(shè)備，影響設(shè)備的正常運(yùn)行。
四、有源濾波的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)：
　　優(yōu)點(diǎn)：可動(dòng)態(tài)濾除各次諧波，對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的諧波能夠完全吸收；不會(huì)產(chǎn)生諧振。
　　缺點(diǎn)：造價(jià)太高；受硬件限制，在大容量場(chǎng)合無(wú)法使用:有源濾波容量單套不超過(guò)100KVA,目前最高適用電網(wǎng)電壓不超過(guò)450V.
五、應(yīng)用場(chǎng)合
　　有源電力濾波器可廣泛應(yīng)用于工業(yè)、商業(yè)和機(jī)關(guān)團(tuán)體的配電網(wǎng)中，如：電力系統(tǒng)、電解電鍍企業(yè)、水處理設(shè)備、石化企業(yè)、大型商場(chǎng)及辦公大樓、精密電子企業(yè)、機(jī)場(chǎng)／港口的供電系統(tǒng)、醫(yī)療機(jī)構(gòu)等。根據(jù)應(yīng)用對(duì)象不同，沃思智能)型有源電力濾波器的應(yīng)用將起到保障供電可靠性、降低干擾、提高產(chǎn)品質(zhì)量、增長(zhǎng)設(shè)備壽命減少設(shè)備損壞等作用。
六、主要發(fā)展?fàn)顩r：
　　由于有源濾波存在的不足和缺陷，目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上主要以無(wú)源濾波為主；國(guó)際上以ABB、APS、施耐德（梅蘭日蘭）、西門(mén)子為代表，國(guó)內(nèi)以沃思智能（清華大學(xué)技術(shù)），深圳盛宏、西安賽博（西安交大技術(shù)）為代表，而清華大學(xué)電機(jī)系研制的CleanPower系列有源電力濾波器在自適應(yīng)能力，穩(wěn)定性以及對(duì)各種延時(shí)的最優(yōu)補(bǔ)償方面有了長(zhǎng)足的進(jìn)展。隨著電力電子技術(shù)的進(jìn)步，有源電力濾波器以其巨大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)、強(qiáng)大功能、逐漸下降的價(jià)格，必將最終取代傳統(tǒng)的電容型無(wú)功補(bǔ)償裝置，占據(jù)市場(chǎng)主流?！?br>有源電力濾波器的基本原理和分類(lèi)
摘要：本文介紹了電力有源濾波器的基本原理和分類(lèi)，基本上涵蓋了國(guó)際上大公司產(chǎn)品化的趨勢(shì)，希望提供國(guó)內(nèi)廣大用戶(hù)進(jìn)行選擇的依據(jù)。
1．有源電力濾波器的基本原理
????有源電力濾波器系統(tǒng)主要由兩大部分組成，即指令電流檢測(cè)電路和補(bǔ)償電流發(fā)生電路。

圖1 有源濾波器示意圖
    指令電流檢測(cè)電路的功能主要是從負(fù)載電流中分離出諧波電流分量和基波無(wú)功電流，然后將其反極性作用后發(fā)生補(bǔ)償電流的指令信號(hào)。電流跟蹤控制電路的功能是根據(jù)主電路產(chǎn)生的補(bǔ)償電流，計(jì)算出主電路各開(kāi)關(guān)器件的觸發(fā)脈沖，此脈沖經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路后作用于主電路。這樣電源電流中只含有基波的有功分量，從而達(dá)到消除諧波與進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償?shù)哪康?。根?jù)同樣的原理，電力有源濾波器還能對(duì)不對(duì)稱(chēng)三相電路的負(fù)序電流分量進(jìn)行補(bǔ)償。
   有源電力濾波器的主電路一般由PWM逆變器構(gòu)成。根據(jù)逆變器直流側(cè)儲(chǔ)能元件的不同，可分為電壓型有源濾波器(儲(chǔ)能元件為電容)和電流型有源濾波器(儲(chǔ)能元件為電感)。電壓型有源濾波器在工作時(shí)需對(duì)直流側(cè)電容電壓控制，使直流側(cè)電壓維持不變，因而逆變器交流側(cè)輸出為PWM電壓波。而電流型有源濾波器在工作時(shí)需對(duì)直流側(cè)電感電流進(jìn)行控制，使直流側(cè)電流維持不變，因而逆變器交流側(cè)輸出為PWM電流波。電壓型有源濾波器的優(yōu)點(diǎn)是損耗較少，效率高，是目前國(guó)內(nèi)外絕大多數(shù)有源濾波器采用的主電路結(jié)構(gòu)。電流型有源濾波器由于電流側(cè)電感上始終有電流流過(guò)，該電流在電感內(nèi)阻上將產(chǎn)生較大損耗，所以目前較少采用。

圖2 電壓型有源濾波器

圖3 電流型有源濾波器
 

2．有源電力濾波器的分類(lèi)
    按電路拓樸結(jié)構(gòu)分類(lèi)，電力有源濾波器可分為并聯(lián)型、串聯(lián)型、串－并聯(lián)型和混合型。

圖4 并聯(lián)型有源濾波器
    圖4所示為并聯(lián)型有源濾波器的基本結(jié)構(gòu)。它主要適用于電流源型非線(xiàn)性負(fù)載的諧波電流抵消、無(wú)功補(bǔ)償以及平衡三相系統(tǒng)中的不平衡電流等。目前并聯(lián)型有源濾波器在技術(shù)上已較成熟，它也是當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的一種有源濾波器拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)。

圖5 串聯(lián)型有源濾波器
    圖5所示為串聯(lián)型有源濾波器的基本結(jié)構(gòu)。它通過(guò)一個(gè)匹配變壓器將有源濾波器串聯(lián)于電源和負(fù)載之間，以消除電壓諧波，平衡或調(diào)整負(fù)載的端電壓。與并聯(lián)型有源濾波器相比，串聯(lián)型有源濾波器損耗較大，且各種保護(hù)電路也較復(fù)雜，因此，很少研究單獨(dú)使用的串聯(lián)型有源濾波器，而大多數(shù)將它作為混合型有源濾波器的一部分予以研究。

圖6 混合型有源濾波器
    圖6所示為混合型有源濾波器的基本結(jié)構(gòu)。它是在串聯(lián)型有源濾波器的基礎(chǔ)上使用一些大容量的無(wú)源L-C濾波網(wǎng)絡(luò)來(lái)承擔(dān)消除低次諧波，進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償?shù)娜蝿?wù)。而串聯(lián)型有源濾波器只承擔(dān)消除高次諧振及阻尼無(wú)源LC網(wǎng)絡(luò)與線(xiàn)路阻抗產(chǎn)生的諧波諧振的任務(wù)。從而使串聯(lián)型有源濾波器的電流、電壓額定值大大減少(功率容量可減少到負(fù)載容量的5%以下)，降低了有源濾波器的成本和體積。從經(jīng)濟(jì)角度而言，這種結(jié)構(gòu)形式在目前是一種值得推薦的方案。但隨著電力電子器件性能的不斷提高，成本不斷下降，混合型有源濾波器可能被下面一種性能價(jià)格比更高的有源濾波器代替。

圖7 串－并聯(lián)型有源濾波器
    圖7所示為串－并聯(lián)型有源濾波器的基本結(jié)構(gòu)。它組合了串聯(lián)有源濾波器和并聯(lián)有源濾波器的優(yōu)點(diǎn)，能解決電氣系統(tǒng)發(fā)生的大多數(shù)電能質(zhì)量問(wèn)題，所以又稱(chēng)之為萬(wàn)能有源濾波器或統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器(SYQK-UPQC)，該類(lèi)有源濾波器的主要問(wèn)題是控制復(fù)雜、造價(jià)較高。