根據(jù)同樣原理，電力有源濾波器還能對(duì)不對(duì)稱三相電路的負(fù)序電流分量進(jìn)行補(bǔ)償。

　　電力有源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APF（儲(chǔ)能元件為電容）和電流型APF（儲(chǔ)能元件為電感）。電壓型APF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APF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APF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)APF采用的主電路結(jié)構(gòu)。電流型APF由于電流側(cè)電感上始終有電流流過，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。但是電流型APF由于開關(guān)器件不會(huì)發(fā)生直通短路現(xiàn)象，隨著超導(dǎo)儲(chǔ)能磁體研究的進(jìn)展，也將促進(jìn)更多的電流型APF投人實(shí)用。

　　從上述原理可以看出，電力有源濾波器是運(yùn)用瞬時(shí)濾波形成技術(shù)，對(duì)包含諧波和無(wú)功分量的非正弦波形進(jìn)行“矯正”。這與基于穩(wěn)態(tài)頻譜的器有很快的響應(yīng)速度，對(duì)變化的諧波和無(wú)功功率都能實(shí)施動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，并且其補(bǔ)償特性受電網(wǎng)阻抗參數(shù)影響較小。

　　2電力有源濾波器的分類按電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類，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。

　　混合型APF所示即為并聯(lián)型APF.它主要適用于電流源型非線性負(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APF在技術(shù)上已較成熟，它也是當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的一種APF拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

　　并聯(lián)型APF除了以逆變器作為補(bǔ)償電路的結(jié)構(gòu)外，近年又提出了分別以開關(guān)電容濾波器，*T*形濾波器或調(diào)壓器為補(bǔ)償電路的新結(jié)構(gòu)。這些新電路結(jié)構(gòu)的突出優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)生的補(bǔ)償電流中高頻諧波較少，電磁兼容性能較好。但目前它們還只適用于單相電路補(bǔ)償。

　　所示為串聯(lián)型APF的基本結(jié)構(gòu)。它通過一個(gè)匹配變壓器，將APF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APF相比，串聯(lián)型APF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APF，而大多數(shù)將它作為混合型APF的一部分予以研究。

　　所示為混合型APF的基本結(jié)構(gòu)。它是在串聯(lián)型APF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APF只承擔(dān)消除高次諧振及阻尼無(wú)源LC網(wǎng)絡(luò)與線路阻抗產(chǎn)生的諧波諧振的任務(wù)。從而使串聯(lián)型APF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APF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，成本不斷串聯(lián)APF并聯(lián)APF下降，混合型APF可能被下面一種性能價(jià)格比更高的APF代替。

　　串-并聯(lián)APF所示為串-并型APF的基本結(jié)構(gòu)。它組合了串聯(lián)APF和并聯(lián)APF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)量問題，所以又稱之為萬(wàn)能APF或統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器（UPQC）。該類APF尚處在試驗(yàn)階段，當(dāng)前它的主要問題是控制復(fù)雜、造價(jià)較高。

　　按電源類型分類，APF可分為單相APF，三相三線制APF、三相四線制APF及有源線路調(diào)節(jié)器（APLC）等。

　　三相四線制APF主要是為了補(bǔ)償電源中線上的電流諧波、無(wú)功功率及三相之間的不平衡問廒。當(dāng)功率額定值較小時(shí)，其主電路可直接采用三相逆變器，而將直流側(cè)電容中點(diǎn)聯(lián)接到電源中點(diǎn)上。當(dāng)負(fù)載功率較大時(shí)可用四橋臂的逆變器，將第四橋臂單獨(dú)用于補(bǔ)償中線。為了實(shí)現(xiàn)三相獨(dú)立調(diào)節(jié)，還可使用更復(fù)雜的三個(gè)單相橋式逆變器進(jìn)行分別補(bǔ)償。

　　有源線路調(diào)節(jié)器是向電網(wǎng)中的某個(gè)（或幾個(gè)）優(yōu)選節(jié)點(diǎn)注入消諧波補(bǔ)償電流，以達(dá)到在一定范圍內(nèi)的電網(wǎng)的電能質(zhì)量綜合治理。目前更高層次的電力有源濾波技術(shù)在國(guó)外尚處于研究階段。

　　3電力有源濾波器的控制如上所述，電力有源濾波器的控制主要是指令電流的運(yùn)算和補(bǔ)償電流的產(chǎn)生。

　　（1）指令電流的運(yùn)算。指令電流L的運(yùn)算方法主要有以下幾種：基于頻域運(yùn)算的方法：這是最早應(yīng)用于指令電流運(yùn)算的一類方法。其基本思想是用頻域?yàn)V波的方法（使用帶通濾波器）首先分離負(fù)載電流中的基波分量和諧波分量，然后再使用電路理i侖中的計(jì)算方法將基波電流分解為基波有功分量和基波無(wú)功分量。由于需采用銳截止的篼階帶通濾波器，所以附加相移較大。另外，其濾波器特性對(duì)電網(wǎng)頻率波動(dòng)和電路元件參數(shù)也較敏感。所以該方法已較少采用，而轉(zhuǎn)向以快速傅里葉變換為基礎(chǔ)的全數(shù)字頻域?yàn)V波方法，并且能自動(dòng)跟蹤電網(wǎng)頻率的波動(dòng)而自適應(yīng)地提取基波分量。但該方法仍存在較大時(shí)延、實(shí)時(shí)性較差、補(bǔ)償效果不好等問題。

　　瞬時(shí)空間矢量法：基于瞬時(shí)無(wú)功功率理論的瞬時(shí)空間矢量法是目前三相電力有源濾波器中應(yīng)用最廣的一種指令電流運(yùn)算方法。最早是由日本學(xué)者H*Akagi于1984年提出，僅適用于對(duì)稱三相電路，后經(jīng)過不斷地改進(jìn)，現(xiàn)已包括P-q法、ip-iq法以及d-p法等。p-q法最早應(yīng)用，僅適用于對(duì)稱三相且無(wú)畸變的電網(wǎng)；ip -iq法不僅對(duì)電源電壓畸變有效，而且也適用于不對(duì)稱三相電網(wǎng)；基于同步旋轉(zhuǎn)park變換的d-p法不僅簡(jiǎn)化了對(duì)稱無(wú)畸變下的指令電流運(yùn)算，而且也適用于不對(duì)稱、有畸變的電網(wǎng)。

　　基于現(xiàn)代控制理論的方法：最早應(yīng)用的有基于P-I控制器的方法，因P-I控制器的特性不能適應(yīng)負(fù)載及電網(wǎng)的變化，后來(lái)又提出了基于滑模控制及模糊控制等現(xiàn)代控制方法。它們都是直接根據(jù)逆變器直流側(cè)的電壓（電壓型APF）或電流（電流型APF），求出所需的電網(wǎng)電流的基波有功分量幅值，從而求得所需補(bǔ)償電流的指令值i……這種方法適用于單相和三相APF，也適用于電網(wǎng)電壓畸變的情況。

　　自適應(yīng)檢測(cè)法。該方法基于自適應(yīng)濾波中的自適應(yīng)干擾抵消原理，從負(fù)載電流中消去基波有功分量，從而得到所需的補(bǔ)償電流指令值。該方法的突出優(yōu)點(diǎn)是對(duì)電網(wǎng)電壓畸變、頻率偏移及電網(wǎng)參數(shù)變化有較好的自適應(yīng)調(diào)整能力，但目前其動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度還較慢。后來(lái)又提出了用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的自適應(yīng)檢測(cè)法。

　　源逆變器的電力有源濾波器，其補(bǔ)償電流的產(chǎn)生方法目前主要有以下四種：三角載波線性控制。這是一種最簡(jiǎn)單的線性控制方法。它以指令電流與實(shí)際補(bǔ)償電流L之間的差值作為調(diào)制信號(hào)，與高頻三角載波相比較，從而得到逆變器開關(guān)器件所需的控制信號(hào)。其優(yōu)點(diǎn)是動(dòng)態(tài)響應(yīng)好，開關(guān)頻率固定，電路簡(jiǎn)單。

　　其缺點(diǎn)是開關(guān)損耗較大，且輸出波形中含有載波頻率及其諧波頻率的高頻畸變分量。

　　滯環(huán)比較控制。該方法將指令電流值與實(shí)際補(bǔ)償電流的差值輸入到具有滯環(huán)特性的比較器中，然后用比較器的輸出來(lái)控制逆變器的開關(guān)器件。與三角載波控制方式相比，該方法開關(guān)損耗'小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快。但是，該方法使開關(guān)頻率變化較大，容易引起脈沖電流和開關(guān)噪聲。后來(lái)，為限定開關(guān)頻率的最大值而提出了變滯環(huán)帶寬的改進(jìn)算法，這必將影響響應(yīng)速度和補(bǔ)償電流跟蹤精度。

　　無(wú)差拍控制。該方法是一種全數(shù)字化的控制技術(shù)。它利用前一時(shí)刻的指令電流值和實(shí)際補(bǔ)償電流值，根據(jù)空間矢量理論計(jì)算出逆變器下一時(shí)刻應(yīng)滿足的開關(guān)模式。其優(yōu)點(diǎn)是動(dòng)態(tài)響應(yīng)很快，易于計(jì)算機(jī)執(zhí)行。但其缺點(diǎn)是計(jì)算量大，且對(duì)系統(tǒng)參數(shù)依賴性較大。后來(lái)，又有一些簡(jiǎn)化其計(jì)算的改進(jìn)方法出現(xiàn)。隨著數(shù)字信號(hào)處理單片機(jī)（DSP）應(yīng)用的不斷普及，這是一種很有前途的控制方法。

　　非線性控制。為了適應(yīng)帶非線性負(fù)載的交流電網(wǎng)的非線性特性，以達(dá)到諧波抵消和無(wú)功補(bǔ)償?shù)淖罴研Ч陙?lái)，又提出了內(nèi)模控制、滑模1控制及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等非線性控制方法應(yīng)用于補(bǔ)償電流產(chǎn)生的方案。這些非線性控制方案具有良好的應(yīng)用前景，但在各種負(fù)載條件下的補(bǔ)償特性尚需進(jìn)一步研究。

　　上述控制策略，只是迄今為止筆者所見到的幾種主要方法。有關(guān)APF的控制策略正隨著DSP技術(shù)和智能控制理論的發(fā)展不斷涌現(xiàn)。隨著控制策略的改進(jìn)，APF的特性也將不斷提高，而相應(yīng)的價(jià)格也必將下降。

　　4電力有源濾波器的應(yīng)用電力有源濾波器作為改善供電質(zhì)量的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，在國(guó)外已日趨成熟。僅在日本就有500多臺(tái)APF投人運(yùn)行，其容量已達(dá)160MVA.在APF的應(yīng)用中，一般應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面的問題：元件參數(shù)的選擇。首先是開關(guān)器件的選擇，對(duì)于容量小于2MVA的APF―般采用IG-BT，而容量大于5MVA時(shí)可采用GTO及多重化技術(shù)；其次，為減小逆變器向電網(wǎng)注人的開關(guān)紋波又不降低APF的補(bǔ)償特性，電壓型逆變器的輸出電感及無(wú)源紋波濾波器應(yīng)仔細(xì)設(shè)計(jì)；最后，為保證逆變器直流側(cè)電壓的穩(wěn)定，應(yīng)適當(dāng)選擇直流側(cè)電容值。

　　世紀(jì)70年代就已提出，但直到90年代APF技術(shù)才進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用，其中一個(gè)重要原因就在于APF的實(shí)際成本價(jià)格太高。因此，在選擇應(yīng)用APF時(shí)，必須考慮其成本價(jià)格。起碼就當(dāng)前技術(shù)水平而言，采用小額定值的APF結(jié)合無(wú)源濾波器的混合型電力有源濾波器是一種切實(shí)可行的方案。當(dāng)然隨著開關(guān)器件價(jià)格的下降和DSP芯片成本的下降，串：并聯(lián)電力有源濾波器也是很有發(fā)展前途的。

　　APF類型的選擇。APF的應(yīng)用應(yīng)根據(jù)不同的應(yīng)用目標(biāo)選擇不同的電力有源濾波器。國(guó)外2000年根據(jù)目前技術(shù)水平推薦的一種選擇方案如表1所示，可供應(yīng)用時(shí)。（表中“I”表示首表1電力有源濾波器類型的選擇\\型應(yīng)用\\串聯(lián)型并聯(lián)型混合型串-并聯(lián)型APF電流i皆波無(wú)功功率負(fù)載平衡中線電流電壓諧波電壓平衡電壓閃變電壓跌落電壓調(diào)節(jié)對(duì)于電力有源濾波器的研究與應(yīng)用，國(guó)內(nèi)遠(yuǎn)落后于國(guó)外。除少數(shù)幾臺(tái)APF已投入工業(yè)試運(yùn)行外，其它大部分尚處于研制階段。但隨著我國(guó)對(duì)電網(wǎng)諧波污染治理的日益重視，“綠色電力電子”的呼聲愈來(lái)愈高，電力有源濾波器必然會(huì)得到廣泛推廣。