有源濾波器（APF）在工程應用中，首先需要考慮的是成本和技術上的可行性。所以，圍繞APF如何适應大容量、高電壓、低成本和多功能的要求， 結合無源濾波器PF的工作特點，Akagi、Mohan等學者提出用由無源濾波器PF 和有源濾波器APF 構成的互補混合組合方式——混合型有源電力濾波器(HAPF)，也稱為電力線路功率調節器(Active Power Line Conditioner,縮寫APLC)。

它把PF結構簡單、容量大的特點和APF 補償性能好的優點有機結合在一起，進行諧波電流補償，消除幹擾，較好地解決了配電系統發生的絕大多數電能質量問題,具有較高的性價比。

由無源和有源濾波器構成的混合濾波器有兩種基本聯結方式：串聯型混合濾波器(SHAPF)、并聯型混合濾波器(PHAPF)和串-并聯混合型有源電力濾波器。

串聯APF與并聯無源濾波器PF組成的混合有源電力濾波器(Serial Hybrid Active Power Filter,簡稱SHAPF)，是1988年由F.Z.Peng提出的。結構如圖4所示，圖中APF可看作是電流控制電壓源，由于PF的存在避免了電源電壓直接加在APF的逆變橋上。大部分諧波由成本較低的無源濾波器濾除，因此APF的容量可以很小，裝置的容量可以做得很大。

串聯APF可以看成是與系統串聯的受控電壓源，其輸出電壓和諧波電流成正比。該方案結合了無源濾波器和有源電力濾波器的優點，具有很好的濾波性能，而且容量較小，适于高電壓系統的應用；缺點是對電網中的諧波電壓非常敏感。

圖4 串聯APF與并聯PF組成的混合有源電力濾波器的結構圖

并聯型混合濾波器PHAPF結構分為并聯APF與并聯PF、并聯APF與串聯PF組成的混合有源電力濾波器。主要适用于APF與PF分段抑制諧波的場合，如APF抑制低頻段，PF抑制高頻段，反之亦然。

圖5 并聯APF與并聯PF組成的混合型有源電力濾波器的結構圖

圖5是并聯APF與并聯PF組成的混合型有源電力濾波器的結構圖。PF主要補償較高次的諧波，是一個高通濾波器。APF起諧波補償的作用，因此，APF的容量很小。但是并聯APF與并聯PF的結構要承受基波電壓，不适合高壓系統的應用；同時，在APF與PF之間以及電網與APF之間存在着諧波通道，可能使APF注入電網的諧波又流入PF及系統中。

圖6為并聯APF與串聯PF組成的混合型有源電力濾波器的結構圖，該方式中，由于PF主要補償諧波和無功，PF裝置體積大，費用高，不适合于要求大容量無功補償的場合。

APF對PF起補充作用，由APF消除殘餘諧波電流，改善PF的濾波特性，并同時具有消除PF與系統阻抗的諧振和參數變化對濾波系統性能的影響，APF不承受交流電源的基波電壓，因此裝置容量比較小，初期投資低。同時具有安裝、維護簡單的優點，無功和諧波補償效果較好的特點。

但由于變壓器的耦合作用，使基波無功電流流過APF，這樣就增大了APF的容量，限制了APF在大型變電站的應用。

圖6 并聯APF與串聯PF組成的混合型有源電力濾波器的結構圖

1994年，akagih.等提出一種将串聯型APF和并聯型APF進行混合的方式，它綜合了串聯型APF和并聯型APF的優點，組成一個完整的用戶電力裝置來解決電能質量的綜合問題，稱之為統一電能質量調節器（UPQC）。原理框圖如圖7所示。

串聯的APF将電源和負載及無源濾波器隔離，阻止電源諧波電壓流入負載端，同時使負載諧波電流無法流入無源濾波器；并聯的APF則提供一個零阻抗的諧波支路，使得負載中的諧波電流不會在無源濾波器上産生諧波電壓。

因此這種統一電能質量調節器可以實現短時間不間斷供電、蓄能、無功補償、抑制諧波、消.除電壓波動及閃變、維持系統電壓穩定等功能，被認為是最理想的有源濾波器的結構。這種結構即可用于三相系統，又可以用于單相系統。但是其主要缺陷在于成本較高和控制複雜。

圖7 串-并聯混合型有源電力濾波器結構圖

在電力電子裝置的應用日益廣泛，諧波污染問題日益嚴重的今天，有源電力濾波器是治理諧波的有效工具，也是解決目前我國電能質量污染日益嚴重狀況的有效措施。

由于有源電力濾波器容量大、成本高，運行時需要消耗大量的電能，制造大功率、響應速度快的有源電力濾波器存在着一定的困難，這就限制了APF的推廣使用，特别是在變電站或大型工礦企業這種高壓大功率場合，更難以得到應用。

所以，進一步改進和提高混合型有源電力濾波器的組合方案和工作性能，滿足多種補償要求，已逐漸成為諧波抑制領域熱門的研究課題，也是未來有源濾波技術的發展方向。

（本文選編自《電氣技術》，原文标題為“有源電力濾波器在電網諧波治理中的應用”，作者為李崇華。）

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