应用介绍

近年来,由电网非线性负荷引起的谐波问题日益受到重视,而有源电力滤波器与传统的无源滤波器相比,具有可以同时实现谐波和无功动态补偿,响应快;受电网阻抗影响小,不容易与电网阻抗发生谐振;跟踪电网频率变化,补偿性能不受电网频率变化的影响等优点,因此采用有源电力滤波器已成为谐波补偿的一种重要趋势。

    有源滤波器实际上可以称为任意波形发生器,或者可称为可控非线性元件。其工作原理就是根据所检测到的负荷谐波电流分量来控制有源滤波器,使其发出一个相反的谐波电流,这样在系统中将不含有这个谐波电流成分,从而起到补偿作用。理论上讲,有源滤波器可以对任意谐波电流进行补偿，其原理框图如下图所示：

    指令电流的检测和补偿电流的产生是APF两个关键技术，直接影响到APF的补偿效果，目前理论上及实际使用的有多种谐波电流检测的方法，但主流的检测方法主要有以下几种：基于Fryze功率定义的检测方法，基于瞬时无功功率理论的瞬时电流检测方法，基于自适应噪声消除的检测方法，基于神经网络和小波分析的检测方法等，从延迟性及检测精度来比较，瞬时电流检测方法最优，其谐波电流原理如下图所示

其中，

C23是C32的逆。

    补偿电流的产生通常采用直接电流控制的方式，以检测环节得到的电流实际值与参考值之间的差值来产生相应的控制信号,然后将控制信号与高频三角载波相比较,所得到的脉冲矩阵作为逆变器各开关器件所需的控制信号,出端得到所需的波形

    采用simulink搭建APF模型，电网电压为380V，谐波源采用三相不控整流电路，0.1s投入APF，在0.3s时刻进行负载切换，连接电抗器3mH，其仿真结果如下所示：

    上图为采样三相指令电流与补偿电流，从仿真结果可以看出，APF投入后，补偿电流可以很好的对指令电流进行跟踪，实现补偿目的。

    上图为电网电压和电流，从仿真结果可以看出，0.1s后投入APF后，补偿后电网电流与电压相位相同，实现无功补偿，且电网电流谐波含量明显降低。

   上图为直流侧电压，从仿真结果可以看出，在负载切换过程中，直流电压波动会迅速进行跟踪，能够维持电压稳定。

   上图为补偿后电网电流THD，从仿真结果可以看出，补偿后电网电流THD为，低于5%，符合并网要求。