电力有源滤波器技术状况及问题探讨[6]

  3电力有源滤波器的分类

  （1）按电路拓朴结构分类，电力有源滤波器可分为并联型、串联型、串－并联型和混合型。

  （2）按电源类型分类，APF可分为单相APF、三相三线制APF、三相四线制APF及有源线路调节器（APLC）等。

  三相四线制APF主要是为了补偿电源中线上的电流谐波、无功功率及三相之间的不平衡问题。当功率额定值较小时，其主电路可直接采用三相逆变器，而将直流侧电容中点联接到电源中点上。当负载功率较大时可用四桥臂的逆变器，将第四桥臂单独用于补偿中线；为了实现三相独立调节，还可使用更复杂的三个单相桥式逆变器进行分别补偿。有源线路调节器是向电网中的某个（或几个）优选节点注入消谐波补偿电流，以达到在一定范围内电网的电能质量综合治理。目前更高层次的电力有源滤波技术在国外尚处于研究阶段。

  4电力有源滤波器的控制

  如上所述，电力有源滤波器的控制主要是指令电流的运算和补偿电流的产生。

  （1）指令电流的运算

  指令电流iC的运算方法主要有以下几种：

  ①基于频域运算的方法：这是最早应用于指令电流运算的一类方法。其基本思想是用频域滤波的方法（使用带通滤波器），首先分离负载电流中的基波分量和谐波分量，然后再使用电路理论中的计算方法将基波电流分解为基波有功分量和基波无功分量。由于需要采用锐截止的高阶带通滤波器，所以附加相移较大。另外，其滤波器特性对电网频率波动和电路元件参数也较敏感。所以该方法已较少采用，而转向以快速付里叶变换为基础的全数字频域滤波方法，并且能自动跟踪电网频率的波动而自适应提取基波分量。但该方法仍存在较大时延、实时性较差、补偿效果不好等问题。

  ②瞬时空间矢量法：基于无功功率理论的瞬间矢量法是目前三相电力有源滤波器中应用最广的一种指令电流运算方法。最早是由日本学者H·Akagi于1984年提出，仅适用于对称三相电路，后经不断改进，现已包括p－q法、ip－iq法以及d－q法等。p－q法最早应用，仅适用于对称三相且无畸变的电网；ip－iq法不仅对电源电压畸变有效，而且也适用于不对称三相电网；基于同步旋转park变换的d－q法不仅简化了对称无畸变下的指令电流运算，而且也适用于不对称、有畸变的电网。

  ③基于现代控制理论的方法：最早应用的有基于P－I控制器的方法，因P－I控制器的特性不能适应负载及电网的变化，后来又提出了基于滑模控制及模糊控制等现代控制方法。它们都是直接根据逆变器直流侧的电压（电压型APF）或电流（电流型APF），求出所需的电网电流的基波有功分量幅值，从而求出所需补偿电流的指令值ic。这种方法适用于单相和三相APF，也适用于电网电压畸变的情况。

  ④自适应检测法：该方法基于自适应滤波中的自适应干扰抵消原理，从负载电流中消去基波有功分量，从而得到所需的补偿电流指令值。该方法的突出优点是对电网电压畸变、频率偏移及电网参数变化有较好的自适应调整能力，但目前其动态响应速度还较慢。后来又提出了用神经网络实现的自适应检测法。

[1]  [2]  [3]  [4]  [5]  [6]  [7]