隨著(zhù)大量非線(xiàn)性負荷在工業(yè)中的廣泛應用，電能質(zhì)量變得越來(lái)越重要。電能質(zhì)量最常見(jiàn)的問(wèn)題就是諧波污染。諧波通常是由應用于國內工業(yè)的非線(xiàn)性負載的使用造成的。

　　由于低成本和結構簡(jiǎn)單，無(wú)源濾波器是傳統的用來(lái)抑制諧波電流和無(wú)功補償的主要方式。然而，無(wú)緣電力濾波器有好多缺點(diǎn)，例如：型號太大，負載阻抗間的串并聯(lián)諧振。有源濾波器(APF)比無(wú)源濾波器有明顯的優(yōu)點(diǎn)。他們能更有效的抑制諧波和提高電能質(zhì)量?；旌闲陀性措娏V波器，由于有效克服了開(kāi)關(guān)器件容量和成本等方面的限制，能夠很好地滿(mǎn)足高壓大功率系統諧波治理和無(wú)功補償的要求，同時(shí)兼顧了無(wú)源濾波器和有源濾波器兩者的長(cháng)處，具有較高的性?xún)r(jià)比。

　　本文提出了一種串聯(lián)諧振注入式混合型有源電力濾波器(SRIHAPF)的拓撲結構，如圖1所示，該結構通過(guò)一組單調諧濾波支路代替注入式結構的濾波電容能夠很好的抑制諧波電流和補償無(wú)功功率，從而避免了電網(wǎng)諧波電壓的放大現象?；趥鹘y的混合型有源濾波器的拓撲結構，新型的拓撲結構在諧波電流源控制的APF兩端并聯(lián)了一個(gè)小電感諧振電路，該部分對諧波呈現低阻抗特性，有利于諧波電流的注入。由于新的拓撲結構中的無(wú)源濾波器的優(yōu)化設計，APF不必承受基波電壓。因此APF的功率等級得到了有效的降低。　　

圖1 混合型有源濾波器系統拓撲結構圖

　　一、注入式結構的電氣模型及濾波原理

　　圖1所示的串聯(lián)諧振注入式混合型有源電力濾波器與傳統的注入式結構相比[8]，具有更高的諧波電流注入能力，并且當電網(wǎng)諧波電壓較高時(shí)仍能夠安全穩定地工作。為便于理論分析，本文建立了注入式混合型有源電力濾波器的統一電氣模型，并從串聯(lián)諧振支路諧波分壓的角度探討了新型結構的優(yōu)越性。

　　(一)注入式結構的電氣模型

　　在注入式結構的混合型有源電力濾波器中：假設電源諧波電壓為USh;電網(wǎng)阻抗為ZSh;將負載看成諧波電流源ILh;而有源部分被控制為一個(gè)理想的諧波電壓源U1。則從帶有注入式結構的混合型有源電力濾波器的諧波域單相電氣模型可以知道，其中ISh、ILh、IPh、ICh、IRh和IGh分別為電網(wǎng)支路、負載支路、并聯(lián)無(wú)源支路、有源支路、基波串聯(lián)諧振電路和注入支路的電流，ZSh、ZPh、ZGh、ZRh分別為電網(wǎng)阻抗、無(wú)源部分阻抗、有源注入支路等效阻抗和基波串聯(lián)諧振電路阻抗。

　　(二)基波諧振支路諧波分壓的分析

　　基波諧振支路的諧波分壓主要來(lái)源于兩個(gè)方面，一方面是電網(wǎng)諧波電壓在基波諧振支路的分壓，另一個(gè)方面是由于注入支路調諧頻率附近的諧波電壓被嚴重放大，造成基波諧振支路諧波含量急劇增加

　　在基波頻率處由于L1調諧在低頻段和固定值，大量的基波無(wú)功功率流經(jīng)電感L1而不通過(guò)APF。因此APF承受的基波電壓得到了有效的降低，APF的電壓等級也得到了很好的改善。

　　Z1<

　　諧波注入部分為諧振電路，由于電感的存在，提高了注入電容值，降低了基波諧振支路的諧波分壓值，還可以有效避免電網(wǎng)低頻諧波電壓的放大現象，而且還不會(huì )產(chǎn)生諧波環(huán)流，大大降低了基波諧振支路的諧波分壓。

　　二、仿真結果

　　為驗證本文所提出的SRIHAPF結構的諧波處理及無(wú)功補償的有效性，按照上述結構和原理，利用Matlab/Simulink進(jìn)行仿真。對于在特定條件下的低功率因數和5次、7次、11次、13次諧波在10KV網(wǎng)絡(luò )中，模擬仿真所使用的拓撲結構在圖1中顯示出來(lái)的。兩組無(wú)源濾波器在250-350HZ內調整，仿真條件是在線(xiàn)電壓Ush=10KV，50hz，5、7、11、13為主要的諧波電流。　　

(a)未投濾波裝置的電網(wǎng)電流波形

(b)投入濾波裝置后的電網(wǎng)電流波形

　　從上圖中可以看出，SRIHAPF投入前，電網(wǎng)5次和7次諧波電流污染嚴重，并且電網(wǎng)無(wú)功不足。SRIHAPF投入運行后，電網(wǎng)諧波含量明顯降低，電網(wǎng)諧波得到有效的治理。

　　三、結束語(yǔ)

　　本文提出了一種適用于中高壓電力系統的新型并聯(lián)混合型有源濾波器的拓撲結構，與傳統的混合型有源濾波器相比，SRIHAPF的諧波注入能力具有更大的優(yōu)越性，從而確保了系統在諧波含量較大時(shí)仍能安全穩定的運行。通過(guò)分析可知，SRIHAPF對電網(wǎng)等效阻抗與無(wú)緣支路間可能的諧振具有良好的抑制效果，仿真結果驗證了該系統的可行性及本文分析的正確性。