安科瑞 師晴晴

在電工技術(shù)工程領(lǐng)域中，將諧波定義為：高于50Hz的電流或電壓成分。一般情況下，電力系統(tǒng)能為其用戶提供恒定工頻(50Hz) 的正弦波電壓，但有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)高于50Hz的電流或電壓成分，即諧波。諧波可分為整數(shù)次諧波和分?jǐn)?shù)諧波。

1.概述

有源電力濾波器（Active Power Filter，簡(jiǎn)稱APF）是一種用于動(dòng)態(tài)抑制諧波、補(bǔ)償無(wú)功的新型電力電子裝置，它能夠?qū)Υ笮『皖l率都變化的諧波以及變化的無(wú)功進(jìn)行補(bǔ)償。

有源濾波器之所以稱為有源，顧名思義該裝置需要提供電源（用以補(bǔ)償主電路的諧波），其應(yīng)用可克服LC濾波器等傳統(tǒng)的諧波抑制和無(wú)功補(bǔ)償方法的缺點(diǎn)（傳統(tǒng)的只能固定補(bǔ)償），實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)跟蹤補(bǔ)償，而且可以既補(bǔ)諧波又補(bǔ)無(wú)功。

2.導(dǎo)致電力諧波出現(xiàn)的因素

電力諧波出現(xiàn)的原因很多，這里主要介紹兩種：

(1) 可控硅整流器、變壓器等非線性電流電壓類器械導(dǎo)致諧波的出現(xiàn)，是形成電力諧波的主要原因，這種負(fù)荷主要來(lái)自發(fā)電機(jī)、輸配電系統(tǒng)以及用電設(shè)備。(2) 中頓爐、變頻器設(shè)備等逆變負(fù)荷，這將有可能形成整數(shù)次諧波和分?jǐn)?shù)諧波兩種形式的諧波。

發(fā)電機(jī)是產(chǎn)生諧波的一個(gè)來(lái)源，因?yàn)樵诎l(fā)電機(jī)設(shè)備中的三相勵(lì)磁繞組并非是嚴(yán)格的對(duì)稱，因此磁極磁場(chǎng)也并不會(huì)嚴(yán)格按照正弦分布，導(dǎo)致出現(xiàn)諧波，想解決由此形成的諧波，就需要使發(fā)電機(jī)始終保持輸出具有基波頻率的正弦電壓。輸配電系統(tǒng)也是諧波的主要來(lái)源之一，因?yàn)殡娏ψ儔浩鳟?dāng)中的鐵芯具有非線性特性，再加上在其設(shè)計(jì)中的問(wèn)題，使電力變壓器成為輸配電系統(tǒng)中形成諧波的直接主要的設(shè)備。在變頻裝置中，會(huì)出現(xiàn)兩種形式的諧波，其形成因素的分析是非常復(fù)雜的，變頻裝置中設(shè)備的功率很大，形成的諧波也會(huì)隨著變頻的增加而增多。在現(xiàn)今的供電系統(tǒng)中，一些具有調(diào)壓整流裝置的家用電器如洗衣機(jī)、電視機(jī)、燈具、空調(diào)等，在使用過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)偏大的諧波振幅，這些家用電器成為供電系統(tǒng)中諧波產(chǎn)生的重要來(lái)源。產(chǎn)生諧波的負(fù)荷是諧波產(chǎn)生的直接原因，電網(wǎng)的短路容量、內(nèi)部組織以及電網(wǎng)中其余來(lái)源的負(fù)荷是諧波產(chǎn)生的間接原因，但也不可忽視。就目前情況來(lái)看，非線性用電設(shè)備容量增幅較大，因此，我國(guó)電力領(lǐng)域?qū)I(yè)人士需要加大對(duì)諧波監(jiān)督和治理工作的研究。

隨著快速、大功率電力電子開(kāi)關(guān)器件的研制成功，基于瞬時(shí)無(wú)功理論的瞬時(shí)空間矢量法的提出，以及微機(jī)控制技術(shù)和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的不斷發(fā)展，有源電力濾波技術(shù)也得到了快速發(fā)展。

目前有源電力濾波器在日美工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)得到了高度的重視和廣泛的應(yīng)用，我國(guó)還處在研究試用階段，而且成本相對(duì)較高。但隨著大功率電力電子技術(shù)和控制技術(shù)的不斷發(fā)展，APF的成本不斷降低，加上其濾波效果良好，在我國(guó)必將有廣闊的應(yīng)用前景。

應(yīng)用場(chǎng)所

a）商業(yè)中心

b）數(shù)據(jù)中心

c）變頻行業(yè)

d）光伏行業(yè)

e）港口/油田

f )  化工/冶煉