【正文】 ， 可 控 開 關電 路 實 為 一 PWM 變 流 器 。按有源電力濾波器在系統(tǒng)中的連接方式可分為串聯(lián)型、并聯(lián)型和兩者混合使用的統(tǒng)一型等。 有源電力濾波器的系統(tǒng)構成 有源電力濾波器的分類有源電力濾波器可以按照所使用的變流器類型、主電路結構和電源相數(shù)進行分類。 [9]Lfi負 載 電 流 的 傅 里 葉 級 數(shù) 展 開 為 ：l 111 2sin()cosinsicosin()l n nn niItItItIt??????? ?? ???????? （2hlqlpii55）式（255）中， 是基波有功電流；tIilp??sinco1?是基波無功電流， 是高次諧波電流，tIiq??cosin1? 2sin()hniIt?????為基波電流初相位， 為 n 次諧波初相位， 為系統(tǒng)電源基波角頻率。這樣就達到了抑制電源電流中諧波的目的。圖 有源電力濾波器的基本原理圖圖 中，有源電力濾波器的基本工作原理為，檢測補償對象的電壓和電流，經指令電流運算電路計算得出補償電流的指令信號，該信號經補償電流發(fā)生電路放大，得出補償電流，補償電流與負載電流中要補償?shù)闹C波及無功等電流抵消，最終得到期望的電源電流波形。補償電流發(fā)生電路的作用是根據指令電流運算電路得出的補償電流的指令信號，產生實際的補償電流。有源電力濾波器系統(tǒng)由兩大部分組成，即指令電流運算電路和補償電流發(fā)生電路（由補償電流控制電路、隔離與驅動電路和主電路三個部分構成） 。 有源電力濾波器的工作原理圖 所示為有源電力濾波器系統(tǒng)構成的原理圖。 (249)tIimap??sinco2? (250)q可以看出，a相的瞬時有功電流和瞬時無功電流的表達式與傳統(tǒng)功率理論中相電流的有功分量和無功分量的瞬時值表達式完全相同，對于 相及三相? ?a、b、c各相也能得出同樣的結論。E/32 mm/32?把式（243）、（244）代入（29）中可得 (245)cos/IEp (246)?in23mq令 、 分別為相電壓和相電流的有效值，得2/mE?/mI? (247)cospI (248)3sinqEI??從上面的式子可以看出，在三相電壓和電流均為正弦波時， 、 均為常pq數(shù)，且與傳統(tǒng)理論算出的有功功率 和無功功率 完全相同。從 以 上 各 定 義 可 以 看 出 ， 瞬 時 無 功 功 率 理 論 中 的 概 念 ， 在 形 式 上 和 傳 統(tǒng) 理 論 非常 相 似 ， 可 以 看 出 這 是 傳 統(tǒng) 理 論 的 推 廣 和 延 伸 。ppcba?0?ca從 定 義 4和 6的 性 質 可 見 ， 各 相 的 瞬 時 無 功 功 率 對 總 的 瞬 時 功 率 (瞬 時 實 功 率 )沒 有 任 何 貢 獻 ， 而 是 在 各 相 之 間 相 互 傳 遞 ， 這 也 正 是 赤 木 泰 文 給 出 瞬 時 實 功 率 、瞬 時 虛 功 率 即 各 相 瞬 時 無 功 功 率 、 瞬 時 有 功 功 率 的 依 據 。TC32?從以上各式可得到如下性質： (226)0??cpbapii (227)qq (228)aapii (229)bqb?? (230)ccpii上述性質分別反映了 和 兩相的正交性和a,b,c三相的對稱性。p????0??定義(5) 三相電路各相的瞬時無功電流 、 、 （瞬時有功電流 、aqibcqiapi、 ）是 、 兩相瞬時無功電流 、 （瞬時有功電流 、 ）通過兩bpic qi?p?i?相到三相變換所得到的結果。可以看出，三相電路瞬時pq有功功率就是三相電路的瞬時功率。pi i （27）pei? （ 28）q將式（23）和（24）代入上面即可寫出矩陣形式： （29）?????????eqp??????????????????iCipq其中 。即：e ?cosip?（25） （26）?sinq?式中， 。 、 為矢量 、 的幅角。由下面的變換可以得到 α、 β 兩相瞬時電壓 、 和 α、β 兩相瞬時電流 、?e? ?i? （2?????????????????cbae2301??1） （22）?????????????????cbaiii2301??在這里，令： ????????230132C — 平面上， 、 和 、 分別進一步合成為旋轉電???e??i?壓矢量 和旋轉電流矢量 。在以瞬時有功電流 和瞬時無功電流 為基礎的理論體系中，設三相電piqi路各相電壓和電流的瞬時值分別為 、 、 和 、 、 。 第二章 有源電力濾波器的基本原理和結構 三相電路瞬時無功功率理論三相電路的瞬時無功功率理論作為諧波電流實時檢測算法的理論基礎，首先于 1983 年由赤木泰文提出，此后該理論經不斷研究逐漸完善。當今，大型整流設備、冶金工業(yè)和電力機車等大型的諧波源都是典型的非線性負載，它們在運行時給電網注入了大量諧波，而這些大型的諧波源一般都采用大電感濾波的電流源諧波負載，適合用并聯(lián)型有源電力濾波器進行補償。 研究并聯(lián)型有源電力濾波器的現(xiàn)實意義 電力電子技術的快速發(fā)展給人們的生產與生活帶來巨大變化，但是同時給電網帶來嚴重污染，影響了供電質量。我國在電力有源濾波器方面的研究起步較晚，目前很多大學及科研機構正積極進行這方面的相關研究，部分單位已經研制出樣機并投入試運行。國外有源電力濾波器的研究以日本為代表，已步入大量實用化的階段。 有源電力濾波器技術的發(fā)展有源電力濾波器的基本思想在六七十年代就已經形成，但由于受到當時功率半導體器件水平以及控制策略的限制，有源電力濾波器的研制一直處于試驗研究階段。有源電力濾波器是一種用于動態(tài)抑制諧波和補償無功的電力電子裝置。此外，它只能補償固定頻率的諧波，補償效果也不是很理想。這種方法既可補償諧波，也可補償無功功率，而且結構簡單，被廣泛應用。另一條是對電力電子裝置本身進行改造，使其不產生諧波，且功率因數(shù)可控制為 1，這只適用于作為主要諧波源的電力電子裝置。 有 人 預 言 ， 電 力 電 子 連 同 運 動 控 制 將 和 計 算 機 技 術 一 起 成 為 21 世 紀最 重 要 的 兩 大 技 術 。對 諧 波 進 行 研 究 ， 其 意 義 一 方 面 在 于 對 諧 波 影 響 及 危 害 的 分 析 ， 另 一 方 面在 于 其 對 電 力 電 子 技 術 自 身 發(fā) 展 的 影 響 。 波 會 導 致 繼 電 保 護 和 自 動 裝 置 的 誤 動 作 ， 并 會 使 電 氣 測 量 儀 表 測 量 不 準確 。 諧 波 會 使 電 機 產 生 機 械 振 動 、 噪 聲和 過 電 壓 ， 使 變 壓 器 局 部 嚴 重 過 熱 ； 還 會 使 電 容 器 、 電 纜 等 設 備 過 熱 、 絕 緣 老化 、 壽 命 縮 短 ， 以 致 損 壞 。諧 波 對 電 網 及 其 它 系 統(tǒng) 的 危 害 有 以 下 幾 個 方 面 ： 波 使 電 網 中 的 元 件 產 生 了 附 加 的 諧 波 損 耗 ， 降 低 了 發(fā) 電 、 輸 電 和 用 電 設備 的 效 率 。 如 電 視 機 、 錄 像 機 、 電 子 調 光 燈 具 、 調 溫 炊 具 等 ， 因 具 有 調 壓整 流 裝 置 ， 會 產 生 的 諧 波 。 變 頻 裝 置 常 用 于 風 機 、 水 泵 、 電 梯 等 設 備 中 ， 它 含 的 輸 入 電 流波 形 為 尖 峰 狀 ， 其 諧 波 成 份 很 復 雜 ， 除 含 有 整 數(shù) 次 諧 波 外 ， 還 含 有 分 數(shù) 次 諧 波 ，隨 著 變 頻 調 速 的 發(fā) 展 ， 對 電 網 造 成 的 諧 波 也 很 嚴 重 。 由 于 加 熱 原 料 時 電 爐 的 三 相 電 極 很 難 同 時 接 觸 到 高 低 不平 的 爐 料 ， 使 得 燃 燒 不 穩(wěn) 定 ， 引 起 三 相 負 荷 不 平 衡 ， 產 生 諧 波 電 流 經 變 壓 器 注入 電 網 。 由 于 晶 閘 管 整 流 的 廣 泛 應 用 (如 電 力 機 車 、 鋁 電 解 槽 、 電 池 充 電器 等 )， 給 電 網 造 成 大 量 的 諧 波 。 其 中 以 用 電 設 備 產 生 的 諧 波 最 多 。對于各相電流來說，在三相三線電路中，沒有零序通道，因而沒有零序電流；在三相四線電路中，零序電流可以從中性線中流過。（3）n=3k1,b 相電壓比 a 相電壓超前 ，c 相電壓比 a 相電壓滯后 ，23?23?這些次數(shù)的諧波均為負序諧波。（ 2） n=3k+1,b 相 電 壓 比 a 相 電 壓 滯 后 ，c 相電壓比 a 相電壓超前 ，23?23?這些次數(shù)的諧波均為正序諧波。1諧波電壓含量 和諧波電流含量 分別定義為HUHI (16)2HnU??? (17)2HnII??電壓諧波總畸變率 THDu（total harmonic distortion）和電流諧波總畸變率 分別定義為TDi (18) 10%HUTu?? (19)1Ii下面討論對稱三相電路中的諧波分析。n 次諧波電壓含有率以 HRUn（Harmonic Ratio Un）表示 (14)10%nUHR??—第 n 次諧波電壓有效值（方均根值） ；U—基波電壓有效值。對于周期為的非正弦電壓 ，一般可分解為如下形式的傅立葉級數(shù)：2/T??()ut (12)01()cosin)nutawbt?????式中：20220201()()cos()1()sin(),3nnauwtdttbuwttd????????或 (13)10sin()()nnctta????? 式中， 、 和 、 的關系為nc?b 2artn(/)sicon nnnb???在式（12）或（13）中，頻率為 1/T 的分量為基波，頻率為大于 1 整數(shù)倍基波頻率的分量為諧波，諧波次數(shù)為諧波頻率和基波頻率的整數(shù)比。 諧波分析 設 正 弦 電 壓 可 表 示 為 (11)2sin()()Uwtut???式中 —電壓有效值；U —初相角；? —角頻率。 電 氣 和 電 子 工 程 師 協(xié) 會 標 準 （ IEEE 標 準 519～ 1981）定 義 諧 波 為 ： 諧 波 為 一 個 周 期 波 或 量 的 正 弦 波 分 量 ， 其 頻 率 為 基 波 頻 率 的 整 數(shù) 倍 。 基 于 此 ， 國 際 電 工 （ IEC:International Electrotechnical Commission） 標 準 (IEC5552， 1982)定 義 諧 波 為 ： 諧 波 分 量 為周 期 量 的 傅 立 葉 級 數(shù) 中 大 于 1 的 h 次 分 量 。 我 國 原 水 利 電 力 部 于 1984 年 根 據 國 家 經 濟 委 員 會 批 準 的 《 全 國 供 用電 規(guī) 則 》 的 規(guī) 定 ， 制 定 并 發(fā) 布 了 《 電 力 系 統(tǒng) 諧 波 管 理 暫 行 規(guī) 定 》 （ SD12684） 。 在 國 際上 ， 各 個 國 際 組 織 ， 如 國 際 電 氣 電 子 工 程 師 協(xié) 會 （ IEEE） 、