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有源电力滤波器（APF）市场前景分析摘要本文对有源电力滤波器（Active Power Filter，APF）的市场前景进行了分析。
首先，介绍了APF的基本原理和应用领域。
然后，对APF市场进行了概述，包括市场规模、市场竞争格局和主要的市场驱动因素。
接着，分析了APF市场的发展趋势，包括技术创新和市场应用扩展。
最后，总结了APF市场的机遇和挑战，并提出了相应的建议。
1. 引言有源电力滤波器（Active Power Filter，APF）是一种电力电子设备，用于消除电力系统中的谐波和电流不平衡。
它通过控制器和功率电子开关来实现对电网电流进行实时监测和调节，从而实现有效的滤波和补偿。
2. APF的应用领域APF主要应用于工业电力系统和电力质量改善领域。
在工业电力系统中，APF可以有效地减少谐波和电流不平衡对电力设备的损害，提高电力系统的可靠性和稳定性。
在电力质量改善领域，APF可以消除电力系统中的谐波，降低电力系统的谐波污染水平，提高电力质量。
3. APF市场概述3.1 市场规模随着电力质量问题的日益突出，APF市场需求逐渐增加。
根据市场调研数据，预计未来几年APF市场将保持稳定增长。
尤其是在工业电力系统和新能源领域，APF的应用将更加广泛。
3.2 市场竞争格局当前，APF市场的主要竞争者包括ABB、Schneider Electric、Eaton等知名电力电子设备制造商。
这些公司在技术研发、产品创新和市场渠道方面具有一定的竞争优势。
此外，一些初创企业也在APF市场崛起，加剧了市场竞争。
3.3 市场驱动因素APF市场的发展受到多种因素的驱动。
首先，电力质量要求的提高使需求增加。
其次，工业电力系统的发展和新能源的普及也推动了APF市场的增长。
此外，政府对电力质量和能源效率的关注也为APF市场带来了机遇。
4. APF市场发展趋势4.1 技术创新随着电力电子技术的不断发展，APF的技术也在不断创新。
目前，基于多电平逆变技术的高性能APF已经成为市场的热点。
2.指标与标准性能指标：总谐波畸变率THD（Total Harmonic Distortion） THD = Harm Irms / Fund Irms 总要求畸变率TDD（Total Demand Distortion） TDD = Harm Irms / Full-load Fund IrmsTotal I, rms 936.68 836.70 767.68 592.63 424.53 246.58 111.80 Measured Fund I, Harm I, rms rms THD(I) 936.00 35.57 3.8% 836.00 34.28 4.1% 767.00 32.21 4.2% 592.00 27.23 4.6% 424.00 21.20 5.0% 246.00 16.97 6.9% 111.00 13.32 12.0%Full loadTDD 3.8% 3.7% 3.4% 2.9% 2.3% 1.8% 1.4%基波位移因数DF1（Displacement Factor） cosΦ1＝P1/S1＝基波有功功率/基波视在功率 功率因数PF （Power Factor） PF＝P/S＝有功功率/视在功率标准：国际标准： IEEE Std 519-1992、 IEEE Std 1159-2009 、 欧共体标准《公用配电系统供电电压特性》、 IEC 61000-2-2、IEC 61000-3-6、IEC 61000-3-2、IEC 61000-3-4、IEC 61000-4-7等 国内标准： SD 126-84 《电力系统谐波暂行规定》、 GB/T 14549-93 《电能质量 公用电网谐波》等3.技术方案3.1方案简介电网电源1 1 - 存在谐波 - 成本昂贵：增大 电力系统的供电容 量和电缆、开关等h3D ynh9 Ddh5, h7 Ly4L56变压器 以不同 的方式 联接2 仅限制3次 和3n次谐波3 2 3 仅削减5次和 7次谐波 (12脉 冲整流、移相 式滤波器)抗谐波 电感器4 仅降低谐 波电流THD调谐式 滤波器5 仅按谐波 频率选择 衰减次数APF6 无谐波电路方案电力电子 变换方案3.2电力电子变换方案有源电力滤波器 APF并联型 有源电 力滤波 器串联型 有源电 力滤波 器4.并联型有源电力滤波器（PAPF）4.1工作机理电源Is 负载Io负载基波Io1 负载谐波Ioh=+电源Is IcIo非线性负载 例三相整流器补偿器Icio = io1 + ioh 令ic = ioh 则is = io1并联型APF补偿负载谐波 补偿负载谐波并联型APF电路−+ −+ −+D1D3D5+u saLsa LsbLscLdcu sbu scRdcD4D6S3 S5D2 −三相桥式变换电路 也称负载谐波电流补偿器HCCLcaS1LcbLccCdcS4S6S2电源Is 电 源负载Io非 线 性 负 载 补偿Ic 并联型 APFio = io1 + ioh = io1 p + io1q + ioh 令ic = ioh + io1q 则is = io1 p并联型APF 相当于谐波 和无功电流 发生器； 补偿负载谐波 补偿负载谐波 及无功电流 及无功电流补偿负载谐波电流，使电网电源电流波形正弦化， 补偿负载无功功率，使电网功率因数为1。
浅析电网动态补偿器（APF）的研究【摘要】随着电力电子装置在电网中的应用，我们对电能变换的控制能力日益增强。
同时非线性负载所产生的无功和谐波污染给电网带来了严重危害，因此研究电网动态补偿（APF）对电网的安全绿色运行具有重要意义。
本文主要阐述了基于FPGA集中控制的动态补偿装置，它结合了静止无功补偿器的优点，在抑制电网谐波的同时也进行无功补偿。
【关键词】有源滤波；FPGA集中控制器；谐波采集；无功补偿1 引言电力电子装置在工业生产中的应用越来越广泛，使得电网中电流畸变和无功问题越来越显著。
电流谐波不仅影响电能质量，而且会对电气设备的安全运行造成威胁；针对谐波的治理问题在一些常规的电力用户如：冶金、钢铁、煤矿等企业中采用无源滤波器组进行治理，但始终达不到预期的效果。
由于无源滤波器是静态补偿，不能主动采集谐波信号，是被动治理，只能补偿固定次谐波，这样就造成功率因数不达标从而造成电力设备发热损坏和生产当中的安全事故。
有源滤波器（APF）是通过检测补偿对象的电压和电流的指令信号，此信号经电流发生电路放大得出补偿电流，然后将该电流及时注入电网从而消除谐波。
有源滤波器还会发出基波电流减少负载的无功功率，提高功率因数。
与无源滤波器组相比较，APF具有高度可控和快速响应特性，能动态跟踪补偿各次谐波及所需的无功功率。
因此，研究动态补偿（APF）的应用具有重要的实际意义。
2 动态补偿器（APF）的原理有源滤波器的滤波原理是通过外部互感器CT实时采集电流信号送至信号调理电路，通过内部检测电路分离出谐波部分，经IGBT功率变换器产生与系统的谐波大小相等相位相反的补偿电流，实现滤除谐波的功能。
动态补偿器（APF）与电网的硬件连接图如图2.1所示：图2.1 硬件连接图动态补偿器的内部原理图如图2.2所示：图2.2 动态补偿器的内部原理图隔离开关合闸后，动态补偿器首先通过预充电电阻对直流母线电容器充电，这一过程持续几秒钟，是防止上电后对直流母线电容的瞬间冲击。
有源电力滤波器（APF）一、谐波定义随着工业技术的进步发展，越来越多的电力电子装置等非线性负载应用于企业当中，在带来节能与能量积极变换一面的同时，也产生了谐波等电能质量问题。
所谓谐波，它是电能质量的重要指标，谐波电流是系统电压施加于非线性负载产生的，是频率为基波频率整数倍的电流。
电力网络中呈周期性变化的电压或电流的频率即为基波，我国电网规定频率是50HZ，电力网络中除基波（50HZ）外，任一周期性的电压和电流信号，其频率为大于1整数倍基波频率。
二、谐波源（！）非线性负载，例二极管整流电路（AC/DC）（2）三相电压或电流不对称性负载（3）UPS电源，EPS电源（4）晶闸管调压装置或调速电路（5）电镀设备（6）电弧炉、电石炉、硅铁炉（7）电焊机（8）起重机械（9）变频器（10）软启动装置综上所述，电力系统谐波源可以分为两大类：1.含有半导体非线性元件的电力电子装置谐波源近年来，电力电子装置应用日益广泛，而电力电子装置普遍采用非线性元件如二极管、晶闸管等，在一定条件下使负荷电流波形畸变，产生高次谐波。
在各种电力电子设备中，整流电路装置所占比例最大。
整流电路是一种将交流电能转变为直流电能的变换器，由于交流电力系统是最经济便捷的供电方式，所以大多数电气和电子装置采用由交流电网取得电能然后再转换为对用户而言最方便的电能形式。
而在其中采用一个直流储能环节作为两端交流器接口，而作为前端变流器的就是整流器，整流器工作过程中产生大量高次谐波。
2.含有电弧和铁磁非线设备的谐波源三、谐波的危害（1）对变压器的影响：谐波电流使铜损增加、漏磁增大；谐波功率造成噪音增大、温升提高。
（2）对电力电线的影响：谐波电流易过载，导致过热、破坏绝缘、集肤效应加大（3）对控制系统的影响：电压零点漂移、线电压的不等、仪表仪器的指示不准，以致控制判断错误，甚至控制系统失灵；（4）对电容的影响：因谐波产生，易使电容器产生过电流、过电压、过温度，造成击穿损坏，原因是谐波电流易发生并联谐振，产生大电流，串联谐振产生过电压。
有源电力滤波器（APF）引言谐波电流和谐波电压的出现，对于电力系统运行是一种“污染”，它们降低了系统电压正弦波形的质量，不但严重地影响电力系统自身，而且还危及用户和周围的通信系统。
近半个世纪以来，随着电力电子设备的推广应用，非线性负荷的迅速增加(例如电气机车、工业电炉等的应用)，特别是高压直流输电的运用，谐波污染问题日趋严重，并因此受到人们普遍的关注和重视。
减小谐波影响的技术措施可以从两方面入手：一是从谐波源出发，减少谐波的产生；二是安装滤波装置。
常见的滤波器包括无源滤波器、有源滤波器以及混合滤波器。
无源滤波器（PF:Passive Filter）也称为LC滤波器，是由滤波电容器、电抗器和电阻器适当组合而成的滤波装置。
无源滤波器的工业应用已经有相当长的历史，其设计方法稳定可靠、结构简单，但其滤波效果依赖于系统阻抗特性，并容易受温度漂移、网络上谐波污染程度、滤波电容老化及非线性负荷的影响。
此外，无源滤波器仅能对特定的谐波进行有效地衰减，而出于经济和占地面积方面的考虑，滤波器个数均是有限的，所以对谐波含量丰富的场合，无源滤波器的滤波效果往往不够理想。
与无源滤波器对应的是有源滤波器（APF:Active Power Filter）。
有源电力滤波器采用开关变换器消除谐波电流，克服了无源滤波器的缺点。
有源电力滤波器有着无源滤波器无可比拟的技术优势，因此越来越受到人们的关注。
1.有源滤波器的发展历史有源滤波器的思想最早出现于1969年B.M.Bird和J.F.Marsh的论文中。
文中描述了通过向交流电源注入三次谐波电流以减少电源中的谐波，改善电源电流波形的新方法。
文中所述的方法认为是有源滤波器思想的诞生。
1971年日本的H.Sasaki和T.Machida完整描述了有源电力滤波器的基本原理。
1976年美国西屋电气公司的L.Gyugyi和E.C.Strycula提出了采用脉冲宽度调制控制的有源电力滤波器，确定了主电路的基本拓扑结构和控制方法，从原理上阐明了有源电力滤波器是一理想的谐波电流发生器，并讨论了实现方法和相应的控制原理，奠定了有源电力滤波器的基础。
有源电力滤波器APF有源电力滤波器（Active Power Filter，APF）是一种用于电力系统中减少谐波和改善电能质量的装置。
在现代电力系统中，各种非线性负载增多，因此在电网中产生的谐波问题越来越受到重视，而APF就是解决谐波问题的一种主要装置。
一、APF的基本原理APF的基本原理是通过电子元件来主动干预电路中的电流或电压波形，以实现对谐波的滤波或电能质量的控制。
APF一般由电源、触发电路、控制电路、功率电子器件和补偿电路等部分组成。
其中，电源为APF提供工作所需的电压和电流；触发电路控制功率电子器件的通断，实现电流的可控性；控制电路用于控制功率电子器件的工作状态，以实现对电路中负载的控制；功率电子器件是实现APF控制的重要部件之一，一般采用IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）等器件；补偿电路则用于将控制后的电流注入到电路中，以实现对谐波的消除。
二、APF的应用场景APF的应用场景主要涉及非线性负载引起的谐波问题，如变频器、逆变器、电力电子器件等。
这些设备本身具有非线性特性，使得其负载不仅产生基波电流，还会产生谐波电流。
而这些谐波电流会影响到电力系统的稳定性和安全性，所以需要引入APF来进行谐波的消除。
除了对谐波进行消除外，APF还可用于改善电能质量。
例如，APF可用于控制电压波形，减少电网中的电压闪变和电压波动等，进而提高用电质量。
三、APF的类型根据使用的功率电子器件不同，APF可分为基于IGBT和基于MOS管（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）的两种类型。
基于IGBT的APF具有输出功率大、控制精度高等优点，适合用于中、高功率场合。
而基于MOS管的APF体积较小，自损耗小，适合用于低功率场合。
四、APF的优缺点APF的优点主要包括：控制精度高，能够有效地消除谐波；具有较好的响应速度和稳定性；能够全力补偿电路中的谐波电流，提高电能质量；适应性强，可以应用于各种类型的电力系统。
APF控制器测试方案
一、项目背景
APF（Active Power Factor）控制器是一种高精度的，智能化的电力
电子器件，用于在电力调节器的控制下，提高电力的有效利用率。
它有助
于降低电网的电功率损耗，改善电网的功率因素，提高电网的能源效率，
改善电网的电力质量，减少电能损耗，延长设备的使用寿命。
1、输入参数测试：首先，对APF控制器的输入参数进行测试，包括
以下内容：
（1）电压范围：针对控制器输入的电压范围进行测试，检查输入电
压的最小值、最大值以及额定电压是否符合要求；
（2）频率范围：针对控制器输入的频率范围进行测试，检查最小值、最大值以及额定频率是否符合要求；
（3）功率范围：针对控制器输入的功率范围进行测试，检查最小值、最大值以及额定功率是否符合要求；
（4）安全要求：为了保证控制器的安全性，检查控制器是否符合相
关的安全要求，如地址、电压、电流以及有害射频干扰等。
2、输出参数测试：在上一步的基础上，对APF控制器的输出参数进
行测试，具体包括以下内容：
（1）电压控制：控制器在设定电压下的稳定性和精度（无论负载是
否变化）；。
电力电子技术在电力系统中的应用的成熟技术汇总1、有源滤波器（APF）APF（Active Power Filter）指的就是有源电力滤波器，是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置，它能够对大小和频率都变化的谐波以及变化的无功进行补偿，之所以称为有源，顾名思义该装置需要提供电源，其应用可克服LC滤波器等传统的谐波抑制和无功补偿方法的缺点（传统的只能固定补偿），实现了动态跟踪补偿，而且可以既补谐波又补无功。
2、PWM开关型并联无功功率发生器STATCOM（静止同步补偿器）STATCOM——静止同步补偿器（Static Synchronous Compensator, 简称STATCOM，又称SVG）是当今无功补偿领域最新技术的代表，属于灵活柔性交流输电系统（FACTS）的重要组成部分。
STATCOM并联于电网中，相当于一个可控的无功电流源，其无功电流可以快速地跟随负荷无功电流的变化而变化，自动补偿电网系统所需无功功率，对电网无功功率实现动态无功补偿。
3、动态电压恢复器（DVR）DVR（Dynamic Voltage Regulator）相当于一个串联在配电系统中动态受控的电压源，采用适当的控制方法可以使该电压源输出抵消电力系统扰动对负荷电压造成的不良影响，如电压跌落、电压不平衡及谐波等。
当直流侧能量通过从系统整流获得时，在系统侧即使发生单相故障，其它两相仍可以提供电能来维持DVR的正常运行，补偿长期的电压跌落也成为可能。
如果在直流侧电容两端并联蓄电池，或采用大容量电容储能，该装置还可起到UPS的作用，即在系统侧发生短期故障时可以向负荷提供一定时间的功率。
采用合适的拓扑结构，DVR可以综合地治理配电系统中的动态电压质量问题如跌落、浪涌和稳态电压质量问题如谐波、波动、三相不平衡，是一个多目标的电压质量综合治理装置。
4、统一潮流控制器（UPFC）统一潮流控制器（UPFC）是一种功能最强大、特性最优越的新一代柔性交流输电装置，也是迄今为止通用性最好的FACTS装置，综合了FACTS元件的多种灵活控制手段，它包括了电压调节、串联补偿和移相等所有能力，它可以同时并非常快速的独立控制输电线路中有功功率和无功功率。
并联型有源电力滤波器（APF）原理简介及仿真验证概述：有源电力滤波器（APF）是一种用于动态谐波抑制的新型电力电子装置，它能够对不同大小和频率的谐波进行快速跟踪补偿，之所以称为有源，是相对于无源滤波器（L、LC等）只能被动吸收固定频率与大小的谐波而言。
APF 可以通过采样负载电流进行各次谐波的分离，控制输出电流的幅值、频率和相位，并且快速响应，抵消系统中的相应谐波电流，从而实现动态谐波治理。
APF的控制原理为采样负载电流（此电流包含基波与谐波），将此电流与锁相环输出的相位信号一起经过坐标变换后生成负载电流的直流分量，直流分量经过低通滤波器将谐波分量滤除成为基波信号，基波信号再与负载电流相减得到真正的谐波信号，再通过电流内环使APF的输出电流跟踪谐波信号，同时通过电压外环使直流侧电压稳定在给定值，进而生成APF所需要注入的谐波电流，该谐波电流与谐波源的电流相互抵消，从而保证电网侧的电流为纯净的基波电流信号，进而完成滤波任务。
正文：1.电力系统中的谐波是指电流中所含有的频率为基波的整数倍的电量，一般是指对周期性的非正弦电量进行傅里叶级数分解，其余大于基波频率的电流产生的电量。
电力系统中不存在绝对纯净的电流，一般都是基波+谐波，只是谐波的含量不同而已。
2.谐波治理装置一般包含无源滤波器与有源滤波器。
无源滤波器指由R,L,C等无源元器件组成的滤波装置，这些滤波装置的优点在于简单易用，缺点在于效果一般，只能用于特定场合，有些无源装置甚至只能针对某一特定电站。
有源滤波器一般指并联型有源电力滤波器（APF），这是一种近年来兴起的滤波装置，具备很多优点，例如快速，稳定，可适时补偿。
其缺点也是显著的，例如电力电子器件的有限耐压等级与可承受电流等级低导致其容量无法满足大电站需求，另外成本也是制约其发展的一个瓶颈。
3.有源电力滤波器的原理：有源电力滤波器（APF）是一种用于动态抑制谐波的新型电力电子装置，它能对大小和频率都变化的谐波进行抑制，可以克服LC滤波器等传统的谐波抑制设备不能灵活调节的缺点。
APF?APF(有源电力滤波器)有何优点? APF，也就是我们常说的有源电力滤波器，APF的作用其实和滤波器相同，只不过APF事有源形式。
为增进大家对APF的认识，本文将对APF、APF的优点以及APF的发展趋势予以介绍。
如果你对APF 具有兴趣，不妨和我一起继续往下阅读哦。
一、有源电力滤波器有源电力滤波器(APF：Active power filter)是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置，它能够对不同大小和频率的谐波进行快速跟踪补偿，之所以称为有源，是相对于无源LC滤波器，只能被动吸收固定频率与大小的谐波而言，APF可以通过采样负载电流并进行各次谐波和无功的分离，控制并主动输出电流的大小、频率和相位，并且快速响应，抵消负载中相应电流，实现了动态跟踪补偿，而且可以既补谐波又补无功和不平衡。
APF主要采用FFT算法，DFT算法以及三相电路瞬时无功功率理论算法;APF有并联型和串联型两种，前者用的多;并联有源滤波器主要是治理电流谐波，串联有源滤波器主要是治理电压谐波等引起的问题。
从理论基础来看，有源滤波器同无源滤波器比较，治理效果好，主要可以同时滤除多次及高次谐波，不会引起谐振，但是价位相对高!实际应用安全系数很低，国际普遍做法是以变压器升压，来保证可靠性，国家相关部门也要求以变压器升压的形式和有源滤波器结合，治理高压谐波!二、有源电力滤波器的优点1、有较快的响应能力有源电力滤波器可以在很短的时间之内快速的计算出下一个开关的输出频率，响应非常快速，可以快速补偿变化较为频繁的谐波。
2、可靠性高具有输出过电流、直流侧过电压、直流侧欠电压、交流侧过电流、交流侧过电压、IGBT死区保护以及IGBT综合保护等多种保护功能，以备设备或者系统出现异常情况时，设备可以安全的退出运行或保护系统及设备。
3、有着大容量的补偿力有源滤波器的补偿能力跟IGBT容量有很大关系，大容量谐波就很难补偿了，有源电力滤波器可以做到不受限制的并柜扩容，实现了大容量的谐波补偿，并且大大降低了成本。
什么是有源电力滤波器(APF),有源电力滤波器的工作原理一、什么是有源电力滤波器(APF)：滤波器型号参数：1.额定工作电压380V/220V，50Hz2.额定谐波补偿容量50A/100A/150A/200A3.整机功耗小于容量的3%4.抑制谐波效果达到国标要求，稳态THD可降低至5%以下5.额定绝缘电压3000V AC，2500V DC有源电力滤波器(APF)是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置，它能够对大小和频率都变化的谐波以及变化的无功进行补偿，之所以称为有源，顾名思义该装置需要提供电源，其应用可克服LC滤波器等传统的谐波抑制和无功补偿方法的缺点(传统的只能固定补偿)，实现了动态跟踪补偿，而且可以既补谐波又补无功;三相电路瞬时无功功率理论是APF发展的主要基础理论;APF有并联型和串联型两种，前者用的多;并联有源滤波器主要是治理电流谐波，串联有源滤波器主要是治理电压谐波等引起的问题。
有源滤波器同无源滤波器比较，治理效果好，主要可以同时滤除多次及高次谐波，不会引起谐振，但是价位相对高!二、有源电力滤波器(APF)基本原理：有源电力滤波器，是采用现代电力电子技术和基于高速DSP器件的数字信号处理技术制成的新型电力谐波治理专用设备。
它由指令电流运算电路和补偿电流发生电路两个主要部分组成。
指令电流运算电路实时监视线路中的电流，并将模拟电流信号转换为数字信号`，送入高速数字信号处理器(DSP)对信号进行处理，将谐波与基波分离，并以脉宽调制(PWM)信号形式向补偿电流发生电路送出驱动脉冲，驱动IGBT或IPM功率模块，生成与电网谐波电流幅值相等、极性相反的补偿电流注入电网，对谐波电流进行补偿或抵消，主动消除电力谐波。
三、有源电力滤波器(APF)基本应用：谐波主要危害：•增加电力设施负荷，降低系统功率因数，降低发电、输电及用电设备的有效容量和效率，造成设备浪费、线路浪费和电能损失;•引起无功补偿电容器谐振和谐波电流放大，导致电容器组因过电流或过电压而损坏或无法投入运行;•产生脉动转矩致使电动机振动，影响产品质量和电机寿命;•由于涡流和集肤效应，使电机、变压器、输电线路等产生附加功率损耗而过热，浪费电能并加速绝缘老化;•谐波电压以正比于其峰值电压的形式增强了绝缘介质的电场强度，降低设备使用寿命;•零序(3的倍数次)谐波电流会导致三相四线系统的中线过载，并在三角形接法的变压器绕组内产生环流，使绕组电流超过额定值，严重时甚至引发事故。
APF有哪些控制策略?APF空间矢量最优控制详述APF，也即有源电力滤波器。
通过APF，可以对不同大小和频率的谐波进行快速跟踪补偿。
相关行业的朋友，有必要深入了解APF。
为增进大家对APF的认识，本文将对APF的控制策略——空间矢量最优控制予以介绍。
如果你对APF有源电力滤波器具有兴趣，不妨继续往下阅读哦。
近年来，随着电力电子技术的发展，电力电子装置的应用越来越广，它所产生的谐波和无功功率给电网带来的各种危害也越来越大。
为了抑制高次谐波和补偿无功功率，近几年出现了许多新型的无功补偿装置和有源滤波系统。
这些装置虽然各有不同，但有一点是共同的，即要求准确快速地检测出谐波和无功功率，从而实现快速补偿。
有源电力滤波器(APF)的关键技术之一就是逆变器的PWM技术，目前常用的PWM技术有：1)基于正弦波对三角波调制的SPWM技术;2)基于消除特定次数谐波的HEPWM技术;3)基于电流滞环跟踪控制的PWM技术。
第一种方法适用于模拟系统，在微机控制系统中很少采用;第二种方法需要预先计算出要消除的若干次指定谐波，在负载经常变化的情况下，跟随特性难以保证;第三种方法比较适合微机控制，其原理为实时检测逆变器的输出、并与跟踪目标进行比较，当偏差超出允许的边带时，控制器动作，使偏差减小。
一般来说，波形质量，开关损耗，电压利用率等是衡量PWM方法的几个重要指标，随着现代大功率器件开关频率的不断提高，波形质量问题己得到了较好的解决，而开关损耗问题却日益严重，以电路拓扑改进为代表的软开关技术在解决开关损耗问题的同时也带来电路结构复杂化的问题，对复杂电路尤其如此。
所以，如何从PWM控制方法的优化上减小开关损耗，是一个值得探讨的问题。
空间电压矢量法(SVPWM)也叫磁通正弦PWM法。
它以三相对称正弦波电压供电时交流电动机的理想磁通圆为基淮，用逆变器不同的开关模式所产生实际磁通去迫近基准圆磁通。
由它们的比较结果决定逆变器的开关，形成PWM波形。
有源电力滤波器( APF )引言谐波电流和谐波电压的出现，对于电力系统运行是一种“污染”，它们降低了系统电压正弦波形的质量，不但严重地影响电力系统自身，而且还危及用户和周围的通信系统。
近半个世纪以来，随着电力电子设备的推广应用，非线性负荷的迅速增加(例如电气机车、工业电炉等的应用)，特别是高压直流输电的运用，谐波污染问题日趋严重，并因此受到人们普遍的关注和重视。
减小谐波影响的技术措施可以从两方面入手：一是从谐波源出发，减少谐波的产生；二是安装滤波装置。
常见的滤波器包括无源滤波器、有源滤波器以及混合滤波器。
无源滤波器(PF:Passive Filter)也称为LC滤波器，是由滤波电容器、电抗器和电阻器适当组合而成的滤波装置。
无源滤波器的工业应用已经有相当长的历史，其设计方法稳定可靠、结构简单，但其滤波效果依赖于系统阻抗特性，并容易受温度漂移、网络上谐波污染程度、滤波电容老化及非线性负荷的影响。
此外，无源滤波器仅能对特定的谐波进行有效地衰减，而出于经济和占地面积方面的考虑，滤波器个数均是有限的，所以对谐波含量丰富的场合，无源滤波器的滤波效果往往不够理想。
与无源滤波器对应的是有源滤波器( APF:Active Power Filter )。
有源电力滤波器采用开关变换器消除谐波电流，克服了无源滤波器的缺点。
有源电力滤波器有着无源滤波器无可比拟的技术优势，因此越来越受到人们的关注。
1.有源滤波器的发展历史有源滤波器的思想最早出现于1969年B.M.Bird和J.F.Marsh的论文中。
文中描述了通过向交流电源注入三次谐波电流以减少电源中的谐波，改善电源电流波形的新方法。
文中所述的方法认为是有源滤波器思想的诞生。
1971 年日本的H.Sasaki 和T.Machida 完整描述了有源电力滤波器的基本原理。
1976 年美国西屋电气公司的L.Gyugyi 和E.C.Strycula 提出了采用脉冲宽度调制控制的有源电力滤波器，确定了主电路的基本拓扑结构和控制方法，从原理上阐明了有源电力滤波器是一理想的谐波电流发生器，并讨论了实现方法和相应的控制原理，奠定了有源电力滤波器的基础。
有源电力滤波器apf分类有源电力滤波器（Active Power Filter，APF）是一种能够有效抑制电力系统谐波干扰的设备。
它通过对电网电流进行实时监测、计算并控制其输出电流，从而消除谐波电流，改善电力质量。
APF根据其控制策略和电源连接方式可以分为多种分类。
本文将详细介绍三种常见的APF分类，包括电压型、电流型和混合型。
1. 电压型APF：电压型APF是以电压为基准进行控制的滤波器。
它通过监测电网电压，计算出理想电流，并控制逆变器输出电流与电网电压保持同相，以使其输出电流具有滤除谐波电流的能力。
电压型APF主要用于电网电压波动较大的场合，例如低压电网、发电机等，它能够在电网电压波动时及时调整输出电流以适应电网变化。
2. 电流型APF：电流型APF是以电流为基准进行控制的滤波器。
它通过监测电网电流，计算出理想电流，并控制逆变器输出电流与电网电流保持同相和同幅，以实现对谐波电流的补偿。
电流型APF主要用于电网电流谐波干扰较大的场合，例如有大量非线性负载的电网，它能够根据电网实际情况灵活调整输出电流，有效抑制谐波电流对电网的影响。
3. 混合型APF：混合型APF是电压型APF和电流型APF的结合。
它综合考虑电压和电流两个因素，通过根据电网的实际情况调整输出电流的相位和幅值，以最大程度地减小谐波电流的影响。
混合型APF灵活性和适应性较强，能够在不同的电网环境下发挥较好的滤波效果。
总结起来，电压型APF适用于电网电压波动较大的场合，电流型APF适用于电网电流谐波干扰较大的场合，而混合型APF则能够在不同的电网环境下灵活应用。
这些不同类型的APF都能够有效地抑制电力系统中的谐波干扰，提高电力质量，保证电网稳定运行。
随着电力质量要求的不断提高，APF在电力系统中的应用将越来越广泛。
原理阐述：电力有源滤波器是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置，它能对大小和频率都变化的谐波以及变化的无功进行补偿，其应用克服LC滤波器等传统的谐波抑制和无功补偿方法的缺点。
基本原理：下图所示为最基本的电力有源滤波器系统构成的原理图。
图中，e s表示交流电源，负载为谐波源，它产生谐波并消耗无功。
电力有源滤波器系统由指令电流运算电路和补偿电流发生电路两部分组成。
其中指令电流运算电路的核心是检测出补偿对象电流中的谐波和无功等电流分量，补偿电流发生电路的作用是根据指令电流运算电路得出的补偿电流的指令信号，产生实际的补偿电流，它由电流跟踪控制电路、驱动电路和主电路三个部分构成。
主电路目前均采用PWM变流器。
有源滤波器通过检测补偿对象的电压和电流，经指令电流运算电路计算得出补偿电流的指令信号，该信号经补偿电流发生电路放大，得出补偿电流，补偿电流与负载电流中要补偿的谐波及无功等电流抵消，最终得到期望的电源电流。
如果要求电力有源滤波器在补偿谐波的同时，补偿负载的无功，则只要在补偿电流的指令信号中增加与负载电流的基波无功分量反极性的成分即可。
单独使用的并联型电力有源滤波器：指令电流运算电路：作用是根据电力有源滤波器的补偿目的得出补偿电流的指令信号，核心是谐波和无功电路实时监测方法；电流跟踪控制电路：作用是根据补偿电流的指令信号和实际补偿电流之间的相互关系，得出控制补偿电流发生电路中主电路各个器件通断的PWM信号，控制的结果应保证补偿电流跟踪其指令信号的变化。
目前跟踪型PWM控制主要有两种：瞬时值比较方式和三角波比较方式。
以瞬时值比较方式为例，对于a相，i c的方向如上图所示，则U的器件导通时，i c将减小，而当X的器件导通时，i c将增大。
下图是为实现上述逻辑的电路图。
电力有源滤波器的主电路形式之一：。
电力电子技术在电力系统电能均衡中的应用电力电子技术作为电力系统中重要的组成部分，对于实现电能的高效利用和电能均衡具有重要作用。
在电力系统中，电能均衡是维持系统稳定运行的关键因素之一。
本文将探讨电力电子技术在电力系统电能均衡中的应用。
一、有源功率滤波器（APF）有源功率滤波器是一种利用电力电子技术控制功率流动的设备，可通过控制电流的大小和相位来消除电力系统中的谐波和无功功率。
APF 能够将非线性负载引起的谐波电流通过逆变器注入到电网中，使得电网的谐波电流减小，提高电能质量。
二、静止无功补偿装置（SVC）静止无功补偿装置是一种利用电力电子技术对电力系统进行无功补偿的装置。
它通过控制电压的大小和相位来实现电能均衡。
SVC可以快速响应系统的无功功率需求，提高系统的功率因数，使得电网的电能分配更加均衡。
三、柔性交流输电系统（FACTS）柔性交流输电系统是一种利用电力电子技术对输电系统进行控制的设备。
它通过控制输电线路的电压和电流来实现电能均衡。
FACTS可以通过调节电压和相位来实现电能在不同输电线路之间的均衡分配，提高输电系统的可靠性和稳定性。
四、电能质量调节电力电子技术可以对电能质量进行调节，提高电能的稳定性和品质。
通过电力电子器件，可以对电流、电压等电能参数进行调节，使得电能均衡。
例如，通过控制逆变器的开关频率和占空比，可以实现对电能波形的调整和滤波，提高电能的品质。
五、能量储存系统电力电子技术还可以结合能量储存系统，实现电能的调峰填谷和均衡分配。
能量储存系统可以将电能储存起来，在需求高峰时释放，实现电能的均衡供应。
电力电子技术的逆变器可以控制能量储存系统的充放电过程，提高电能的利用效率。
通过以上几个方面的应用，电力电子技术在电力系统电能均衡中发挥了重要的作用。
它不仅可以消除电力系统中的谐波和无功功率，提高电能质量，还可以通过控制电压和电流来实现电能在不同节点之间的均衡分配。
电力电子技术的应用促进了电力系统的稳定运行和高效利用。
2.指标与标准
性能指标：
总谐波畸变率THD（Total Harmonic Distortion） THD = Harm Irms / Fund Irms 总要求畸变率TDD（Total Demand Distortion） TDD = Harm Irms / Full-load Fund Irms
Total I, rms 936.68 836.70 767.68 592.63 424.53 246.58 111.80 Measured Fund I, Harm I, rms rms THD(I) 936.00 35.57 3.8% 836.00 34.28 4.1% 767.00 32.21 4.2% 592.00 27.23 4.6% 424.00 21.20 5.0% 246.00 16.97 6.9% 111.00 13.32 12.0%
Full load
TDD 3.8% 3.7% 3.4% 2.9% 2.3% 1.8% 1.4%
基波位移因数DF1（Displacement Factor） cosΦ1＝P1/S1＝基波有功功率/基波视在功率 功率因数PF （Power Factor） PF＝P/S＝有功功率/视在功率
标准：
国际标准： IEEE Std 519-1992、 IEEE Std 1159-2009 、 欧共体标准《公用配电系统供电电压特性》、 IEC 61000-2-2、IEC 61000-3-6、IEC 61000-3-2、IEC 61000-3-4、IEC 61000-4-7等 国内标准： SD 126-84 《电力系统谐波暂行规定》、 GB/T 14549-93 《电能质量 公用电网谐波》等
3.技术方案
3.1方案简介
电网电源
1 1 - 存在谐波 - 成本昂贵：增大 电力系统的供电容 量和电缆、开关等
h3
D yn
h9 D
d
h5, h7 L
y
4
L
5
6
变压器 以不同 的方式 联接
2 仅限制3次 和3n次谐波
3 2 3 仅削减5次和 7次谐波 (12脉 冲整流、移相 式滤波器)
抗谐波 电感器
4 仅降低谐 波电流THD
调谐式 滤波器
5 仅按谐波 频率选择 衰减次数
APF
6 无谐波
电路方案
电力电子 变换方案
3.2电力电子变换方案
有源电力滤波器 APF
并联型 有源电 力滤波 器
串联型 有源电 力滤波 器
4.并联型有源电力滤波器（PAPF）
4.1工作机理
电源Is 负载Io
负载基波Io1 负载谐波Ioh
=
+
电源
Is Ic
Io
非线性负载 例三相整流器
补偿器Ic
io = io1 + ioh 令ic = ioh 则is = io1
并联型APF
补偿负载谐波 补偿负载谐波
并联型APF电路
−+ −+ −+
D1
D3
D5
+
u sa
Lsa Lsb
Lsc
Ldc
u sb
u sc
Rdc
D4
D6
S3 S5
D2 −
三相桥式变换电路 也称负载谐波电流补偿器HCC
Lca
S1
Lcb
Lcc
Cdc
S4
S6
S2
电源Is 电 源
负载Io
非 线 性 负 载 补偿Ic 并联型 APF
io = io1 + ioh = io1 p + io1q + ioh 令ic = ioh + io1q 则is = io1 p
并联型APF 相当于谐波 和无功电流 发生器； 补偿负载谐波 补偿负载谐波 及无功电流 及无功电流
补偿负载谐波电流，使电网电源电流波形正弦化， 补偿负载无功功率，使电网功率因数为1。
4.2控制系统框图
电网
电流指令检测环节 load
ic*
-
控制器
PWM 形成
驱动
桥式电路
ic
反馈量检测环节
指令检测：
实时检测vo,io
分离出ioh,io1q
得到实时(ioh+io1q)指令
4.3谐波电流和无功电流的检测
以三相三线制为例:
三相有功功率P3 = v A ⋅ i A + vB ⋅ iB + vC ⋅ iC
B轴
二相正交αβ静止坐标系：
二相系统有功 P2 = vα ⋅ iα + v β ⋅ iβ
⎡i A ⎤ ⎡v A ⎤ ⎡iα ⎤ ⎡vα ⎤ 取⎢ ⎥ = C32 ⎢vB ⎥, ⎢ ⎥ = C32 ⎢iB ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ iβ ⎣ ⎦ ⎣v β ⎦ ⎢iC ⎥ ⎢vC ⎥ ⎣ ⎦ ⎣ ⎦ 2 ⎡1 − 1 / 2 − 1 / 2 ⎤ 其中C32 = ⎢ ⎥ 3 ⎣0 3 / 2 − 3 / 2⎦
β
& Vβ
& Iβ
α
& & Vα Iα
A轴
⎡i ⎤ ⎡v A ⎤ ⎡i ⎤ ⎡vα ⎤ ⎢ A ⎥ ⎢v B ⎥ = C iB = C23 ⎢ α ⎥ ⇒ 可得 , 23 ⎢ ⎢ ⎥ vβ ⎥ ⎢ ⎥ ⎣iβ ⎦ ⎣ ⎦ ⎢i ⎥ vC ⎥ ⎢ ⎦ ⎣ C⎦ ⎣ 0 ⎤ ⎡ 1 2 ⎢− 1 / 2 3/2 ⎥ 其中C23 = ⎥ 3 ⎢− 1 / 2 − 3 / 2⎥ ⎢ ⎣ ⎦
C轴
P2=P3
& & 如果旋转矢量V = Vα + jVβ , I = Iα + jI β
& v α = V cos φ v = V cos ω t V 的相位 φ v = ω t v β = V sin φ v = V sin ω t & V 与 I&的相位差为 φ I&的相位 φ i = φ v − φ = ω t − φ iα = I cos φ i = I cos( ω t − φ ) i β = I sin φ i = I sin( ω t − φ )
B轴
选取二相正交旋转坐标系pq:
β
& Vβ
p
& V
i p = I cos φ = I cos( ω t − φ i ) = iα cos ω t + i β sin ω t i q = I sin φ = I sin( ω t − φ i ) = iα sin ω t − i β cos ω t
& Iβ
φv
φ I & φi α
& & Vα Iα
⎡i p ⎤ ⎡ cos ω t ⎢i ⎥ = ⎢ ⎣ q ⎦ ⎣ sin ω t
A轴
sin ω t ⎤ ⎡iα ⎤ ⎡iα ⎤ = C ST ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ − cos ω t ⎥ ⎣iβ ⎦ ⎦ ⎣iβ ⎦
αβ 变量 → pq 变量： C ST pq 变量 → αβ 变量： CTS = C ST
⎧有功功率P = Vi p = P2 = P3 ⎪ pq系中⎨ ⎪无功功率Q = Viq ⎩
q
C轴
v A = Vm cos ωt vB = Vm cos(ωt − 2π / 3) vC = Vm cos(ωt + 2π / 3)
vα = vβ = 3 Vm cos ωt = V cos ωt 2 3 Vm sin ωt = V sin ωt 2
i A = I m cos(ωt − φ ) iB = I m cos(ωt − φ − 2π / 3) iC = I m cos(ωt − φ + 2π / 3)
iα = iβ = ip = iq = 3 I m cos(ωt − φ ) = I cos(ωt − φ ) 2 3 I m sin(ωt − φ ) = I sin(ωt − φ ) 2 3 I m cos φ = I cos φ 2 3 I m sin φ = I sin φ 2
ABC坐标系基波正弦 → αβ坐标系基波正弦 → pq坐标系直流 ABC坐标系n次谐波 → αβ坐标系n次谐波 → pq坐标系（n-1）次谐波
谐波电流检测电路
vA
PLL
sin ωt cos ωt
i A1
iA iB iC
iα
ip
C32
iβ
CST
令iiq= 0 q
LPF LPF
Ip
iα 1
−
i * = i Ah AC
+
−
* iBC = iBh
CTS
Iq iβ 1
C23
iB1
iC1
+
−
* iCC = iCh
+
i * = i Ah + i A1q AC
谐波及无功电流检测电路
* iBC = iBh + iB1q * iCC = iCh + iC1q
维持直流侧电压VD的恒定
ΔVD
* VD
− VD
电压调节器
Δi p
+ Ip
' Ip
相当于PWM整流过程
。
