有源電力濾波器定義

　　有源電力濾波器（APF：Active power filter）是一種用于動態抑制諧波、補償無功的新型電力電子裝置，它能夠對不同大小和頻率的諧波進行快速跟蹤補償，之所以稱為有源，是相對于無源LC濾波器，只能被動吸收固定頻率與大小的諧波而言，APF可以通過采樣負載電流并進行各次諧波和無功的分離，控制并主動輸出電流的大小、頻率和相位，并且快速響應，抵消負載中相應電流，實現了動態跟蹤補償，而且可以既補諧波又補無功和不平衡。

　　有源電力濾波器的優勢：

　　（1）低紋波電流，高電流響應速度

　　（2）提高系統耐壓，應用于較高電壓系統

　　有源電力濾波器分類：

　　按電路拓樸結構分類，電力有源濾波器可分為并聯型、串聯型、串－并聯型和混合型。

　　圖1并聯型有源濾波器

　　圖1所示為并聯型有源濾波器的基本結構。它主要適用于電流源型非線性負載的諧波電流抵消、無功補償以及平衡三相系統中的不平衡電流等。目前并聯型有源濾波器在技術上已較成熟，它也是當前應用最為廣泛的一種有源濾波器拓補結構。

圖2串聯型有源濾波器

　　圖2所示為串聯型有源濾波器的基本結構。它通過一個匹配變壓器將有源濾波器串聯于電源和負載之間，以消除電壓諧波，平衡或調整負載的端電壓。與并聯型有源濾波器相比，串聯型有源濾波器損耗較大，且各種保護電路也較復雜，因此，很少研究單獨使用的串聯型有源濾波器，而大多數將它作為混合型有源濾波器的一部分予以研究。

圖3混合型有源濾波器

　　圖3所示為混合型有源濾波器的基本結構。它是在串聯型有源濾波器的基礎上使用一些大容量的無源L-C濾波網絡來承擔消除低次諧波，進行無功補償的任務。而串聯型有源濾波器只承擔消除高次諧振及阻尼無源LC網絡與線路阻抗產生的諧波諧振的任務。從而使串聯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載容量的5%以下），降低了有源濾波器的成本和體積。從經濟角度而言，這種結構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格比更高的有源濾波器代替。

圖4串－并聯型有源濾波器

　　圖4所示為串－并聯型有源濾波器的基本結構。它組合了串聯有源濾波器和并聯有源濾波器的優點，能解決電氣系統發生的大多數電能質量問題，所以又稱之為萬能有源濾波器或統一電能質量調節器（UPQC），該類有源濾波器的主要問題是控制復雜、造價較高。

　　有源電力濾波器主要應用：

　　1.變頻設備的應用場合　隨著技術的進步，變頻設備大量應用于各類場合，變頻設備會產生大量的諧波，因此，這類場合是有源濾波器主要的目標市場之一。

　　2.不穩定負荷的應用場合　不穩定負荷不是有源濾波器的主要市場，但它是電力系統一個極其重要的方面，因為不穩定的負荷雖然所占比例不大，但是它們對電力系統產生的影響卻遠遠大于其它負荷所造成的影響，因此對于該類應用場合也應作為有源濾波器的主要市場方向之一。

　　3.鋼鐵廠　鋼鐵廠的電弧爐、軋鋼機等是主要的諧波發生設備，且主要是沖擊性負荷，對鋼鐵廠附近的其它負荷有很大影響。同時，諧波問題對鋼鐵廠無功補償的影響很大，所以應以無功補償和諧波治理同時處理作為目標。

　　4.有色冶金　有色冶金的負荷除電弧爐性質的負荷外，還由于采用直流濕法冶金而產生大量的直流成分。

　　5.港口機械　港機是大型的提升設備，一般都采用很大的變頻器，因此是港口機械主要的諧波發生源，因此對于該類應用場合也應作為有源濾波器的市場方向之一。

　　6.電氣化鐵路　電氣化鐵路一般使用直流電機拖動，因此是一個市政方面的主要諧波源。根據現有上海、北京等地電氣化鐵路的運行情況，大多數系統都安裝了濾波器。預計本產品可以達到電氣鐵路濾波器國產化的作用。　 7.高精度自動化生產線　高精度自動化生產線本身不產生諧波，但是對于電能質量有很高的要求，因此需要在高精度自動化生產線的供電側安裝有源濾波器，以降低諧波對生產線的影響。

　　8.辦公大樓、大型商業區等節能燈和空調集中場所　辦公大樓、大型商業區等節能燈和空調集中場所的諧波情況也非常嚴重，治理方法宜采用集中治理方法，以節省成本。