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摘要：有源滤波技术的对于当前配网发展必将带来巨大的经济效益，文中首先分析了有源滤波技术的发展历程，接着就其技术特点及分类与应用完成了探讨。
关键词：有源滤波；经济效益；发展历程
0 引言
当前仅依靠过去无源滤波技术治理谐波已不能满足要求，研究和开发适应这一要求的新技术已成为近年来的新热点。对于这个问题，其他国家提出了一个新的概念，即用户电力技术，它指的是通过电力电子控制器使配电网的供电质量和可靠性有所提高。因为电能质量的好坏主要取决于谐波干扰程度，所以，有源滤波技术的采取可有效的抑制谐波，对于配电网综合电能质量补偿而言，该项技术的应用一定会带来巨大的经济效益。
1 有源滤波技术现状
1.1 发展历程
近年来，电力电子技术快速发展，对于滤波的研究也在朝着有源滤波器的方向发展。有源滤波器（简称APF）概念早已于七十年代初期就由日本专家提出，也就是通过可控的功率半导体器件将同于原谐波电流幅值及相反相位的电流导入电网中，使电源的谐波电流总和等于0，从而对谐波电流进行实时补偿。美国Westinghouse Electric公司于1976年提出通过由PWM逆变器所组成的APF来对电网谐波进行滤除。因为那个时候的功率半导体器件还很不成熟，APF还处于研究初期阶段。到了八十年代以后，电力电子技术不断发展，GTR、GTO以及IGBT等大功率可关断器件也随之有了改进，加上对非正弦条件下的无功功率补偿问题的进一步研究，尤其是瞬时无功理论，为APF广泛应用于工业中奠定了坚实的基础。
1.2 有源滤波技术特点
在可控性与响应性方面，APF要强于无源滤波器，它除了可以对各次谐波、无功进行补偿之外，还能对闪变起到抑制作用，集多项功能于一体，具有较强的性价比；系统阻抗对于滤波特性并无影响，避免与系统阻抗产生谐振；由于具备自适应性可对变化的谐波实行自动跟踪及补偿。
虽然与无源滤波器相比，APF具有明显的技术优势，但在电力系统中，无源滤波器现在还不太可能彻底被APF所取代。由于APF比无源滤波器的成本要高一些，在很大程度上阻碍了APF应用的推广。随着电力电子工业的不断发展，器件的性能将会越来越好，而成本也会越来越低，APF的应用也一定会越来越广泛。
2 有源滤波技术分类及相应应用研究现状
在个别工业较为发达的国家，有源滤波技术的应用已十分广泛，如美国和日本等。按照不同的应用场合，可将有源滤波器分为两类，即有源直流滤波器与有源交流滤波器。HVDC系统中的换流器直流侧的电压与电流谐波就由有源直流滤波器进行消除；交流电力系统中不同电压等级所采用的即是有源交流滤波器，即所谓的APF。角度不同，APF的分类标准也有所区别。
按照不同的连接方式，APF可分为以下四种类型：并联型、串联型、串—并联型和混合型。下图为并联型APF，因为它与系统的连接采取的是相并联的方式，可将其视为一个受控电流源。该类型的APF所产生的谐波电流大小与负载谐波一样，方向相反，以对电源侧电流进行正弦波补偿。对于感性电流源型负载的谐波补偿，这一类型较为适合，而且该技术已发展到比较成熟的阶段，运行于工业中的APF一般都是采用的这种方案。
上图为串联型APF，三个单相变压器在电源和负载之间以串联的方式连接在一起，可被看作为一个受控电压源。它的主要用途是将系统所受带电容二极管整流电路等电压型谐波源负载带来的干扰和敏感负载受系统侧电压谐波及电压波动的干扰消除掉。因为经过串联型APF的电流负荷在正常范围内，故损耗要大于并联型APF；而且，在投切和各种保护方面，串联型APF复杂程度也要高于并联型APF。现在研究只有串联型APF的应用不多，重点是对串联混合型APF的研究。
下图为串—并联型APF，名称目前还没有统一，有资料将其称作统一电能质量调节器，现在尚未投入运行。它具备串联APF和并联APF两者的所有功能，它解决了配电系统所存在的电能质量问题，不管是在性能方面，还是经济效益方面，它都要优于前面两种类型，将来必然会被广泛推广。
因为APF具备成本高、损耗大、容量有限等缺点，若能将有源滤波器和无源滤波器两者结合在一起以形成混合型有源滤波器，必然会达到理想的效果。然而，由于器件的性价比将来一定会提高，那么被串—并联有源滤波器取代将是趋势。
2.2 其他分类及应用
根据逆变器直流侧储能元件的种类，又可将APF分为两类，即电压型APF与电流型APF。电压型APF不仅损耗要小于电流型APF，而且效率也要高于电流型APF，所以，现在大部分的APF均为电压型逆变器结构。如今，超导储能技术发展迅速，投入使用的电流型APF的种类将会越来越多。
除此之外，还存在一种有源滤波装置，即有源线路调节器（简称APLC），见下图，在结构上，它与APF并无多大区别，所以，曾有许多文献将这两者当作同一种装置。事实上，不同于APF的单节点谐波抑制，APLC是将消除谐波补偿电流注入到网络中的一个或多个优选节点中，使其在一定范围内流动，从而抑制这个范围内各个节点的谐波电压。因为APLC所表示的是更高层次的谐波治理，故两者是有区别的。
当前，其他国家对于APLC的研究尚处于试验阶段，由于实时确定补偿电流、优选补偿节点以及在线测量谐波等技术问题尚未攻克，因此APLC的应用受到了一定的限制。
3 小结
我国的有源滤波技术相对于国外水平还处在研究试验阶段，工业应用上投入运行优势还不是很明显，这与我国目前谐波污染日益严重的状况很不适应。随着我国电能质量治理工作的深入开展，利用APF进行谐波治理将会具有巨大的市场应用潜力，有源滤波技术必将得到更为广泛的应用。
参考文献：
[1]胡铭，陈珩. 有源滤波技术及其应用[J]. 电力系统自动化，2000，03：66-70.
[2]顾建军，徐殿国，刘汉奎，公茂忠. 有源滤波技术现状及其发展[J]. 电机与控制学报，2003，02：126-132.
[3]肖丽平，童朝南. 有源滤波技术在电能质量调节中的应用[J]. 电气应用，2011，24：72-75.
[4]程全红. 有源滤波技术及工程应用[J]. 工程建设与设计，2009，07：59-61.
[5]曲轶龙，董一脉，谭伟璞，杨以涵. 基于单相有源滤波技术的新型消弧线圈的研究[J]. 继电器，2007，03：29-33.
关键词：有源滤波；经济效益；发展历程
0 引言
当前仅依靠过去无源滤波技术治理谐波已不能满足要求，研究和开发适应这一要求的新技术已成为近年来的新热点。对于这个问题，其他国家提出了一个新的概念，即用户电力技术，它指的是通过电力电子控制器使配电网的供电质量和可靠性有所提高。因为电能质量的好坏主要取决于谐波干扰程度，所以，有源滤波技术的采取可有效的抑制谐波，对于配电网综合电能质量补偿而言，该项技术的应用一定会带来巨大的经济效益。
1 有源滤波技术现状
1.1 发展历程
近年来，电力电子技术快速发展，对于滤波的研究也在朝着有源滤波器的方向发展。有源滤波器（简称APF）概念早已于七十年代初期就由日本专家提出，也就是通过可控的功率半导体器件将同于原谐波电流幅值及相反相位的电流导入电网中，使电源的谐波电流总和等于0，从而对谐波电流进行实时补偿。美国Westinghouse Electric公司于1976年提出通过由PWM逆变器所组成的APF来对电网谐波进行滤除。因为那个时候的功率半导体器件还很不成熟，APF还处于研究初期阶段。到了八十年代以后，电力电子技术不断发展，GTR、GTO以及IGBT等大功率可关断器件也随之有了改进，加上对非正弦条件下的无功功率补偿问题的进一步研究，尤其是瞬时无功理论，为APF广泛应用于工业中奠定了坚实的基础。
1.2 有源滤波技术特点
在可控性与响应性方面，APF要强于无源滤波器，它除了可以对各次谐波、无功进行补偿之外，还能对闪变起到抑制作用，集多项功能于一体，具有较强的性价比；系统阻抗对于滤波特性并无影响，避免与系统阻抗产生谐振；由于具备自适应性可对变化的谐波实行自动跟踪及补偿。
虽然与无源滤波器相比，APF具有明显的技术优势，但在电力系统中，无源滤波器现在还不太可能彻底被APF所取代。由于APF比无源滤波器的成本要高一些，在很大程度上阻碍了APF应用的推广。随着电力电子工业的不断发展，器件的性能将会越来越好，而成本也会越来越低，APF的应用也一定会越来越广泛。
2 有源滤波技术分类及相应应用研究现状
在个别工业较为发达的国家，有源滤波技术的应用已十分广泛，如美国和日本等。按照不同的应用场合，可将有源滤波器分为两类，即有源直流滤波器与有源交流滤波器。HVDC系统中的换流器直流侧的电压与电流谐波就由有源直流滤波器进行消除；交流电力系统中不同电压等级所采用的即是有源交流滤波器，即所谓的APF。角度不同，APF的分类标准也有所区别。
按照不同的连接方式，APF可分为以下四种类型：并联型、串联型、串—并联型和混合型。下图为并联型APF，因为它与系统的连接采取的是相并联的方式，可将其视为一个受控电流源。该类型的APF所产生的谐波电流大小与负载谐波一样，方向相反，以对电源侧电流进行正弦波补偿。对于感性电流源型负载的谐波补偿，这一类型较为适合，而且该技术已发展到比较成熟的阶段，运行于工业中的APF一般都是采用的这种方案。
上图为串联型APF，三个单相变压器在电源和负载之间以串联的方式连接在一起，可被看作为一个受控电压源。它的主要用途是将系统所受带电容二极管整流电路等电压型谐波源负载带来的干扰和敏感负载受系统侧电压谐波及电压波动的干扰消除掉。因为经过串联型APF的电流负荷在正常范围内，故损耗要大于并联型APF；而且，在投切和各种保护方面，串联型APF复杂程度也要高于并联型APF。现在研究只有串联型APF的应用不多，重点是对串联混合型APF的研究。
下图为串—并联型APF，名称目前还没有统一，有资料将其称作统一电能质量调节器，现在尚未投入运行。它具备串联APF和并联APF两者的所有功能，它解决了配电系统所存在的电能质量问题，不管是在性能方面，还是经济效益方面，它都要优于前面两种类型，将来必然会被广泛推广。
因为APF具备成本高、损耗大、容量有限等缺点，若能将有源滤波器和无源滤波器两者结合在一起以形成混合型有源滤波器，必然会达到理想的效果。然而，由于器件的性价比将来一定会提高，那么被串—并联有源滤波器取代将是趋势。
2.2 其他分类及应用
根据逆变器直流侧储能元件的种类，又可将APF分为两类，即电压型APF与电流型APF。电压型APF不仅损耗要小于电流型APF，而且效率也要高于电流型APF，所以，现在大部分的APF均为电压型逆变器结构。如今，超导储能技术发展迅速，投入使用的电流型APF的种类将会越来越多。
除此之外，还存在一种有源滤波装置，即有源线路调节器（简称APLC），见下图，在结构上，它与APF并无多大区别，所以，曾有许多文献将这两者当作同一种装置。事实上，不同于APF的单节点谐波抑制，APLC是将消除谐波补偿电流注入到网络中的一个或多个优选节点中，使其在一定范围内流动，从而抑制这个范围内各个节点的谐波电压。因为APLC所表示的是更高层次的谐波治理，故两者是有区别的。
当前，其他国家对于APLC的研究尚处于试验阶段，由于实时确定补偿电流、优选补偿节点以及在线测量谐波等技术问题尚未攻克，因此APLC的应用受到了一定的限制。
3 小结
我国的有源滤波技术相对于国外水平还处在研究试验阶段，工业应用上投入运行优势还不是很明显，这与我国目前谐波污染日益严重的状况很不适应。随着我国电能质量治理工作的深入开展，利用APF进行谐波治理将会具有巨大的市场应用潜力，有源滤波技术必将得到更为广泛的应用。
参考文献：
[1]胡铭，陈珩. 有源滤波技术及其应用[J]. 电力系统自动化，2000，03：66-70.
[2]顾建军，徐殿国，刘汉奎，公茂忠. 有源滤波技术现状及其发展[J]. 电机与控制学报，2003，02：126-132.
[3]肖丽平，童朝南. 有源滤波技术在电能质量调节中的应用[J]. 电气应用，2011，24：72-75.
[4]程全红. 有源滤波技术及工程应用[J]. 工程建设与设计，2009，07：59-61.
[5]曲轶龙，董一脉，谭伟璞，杨以涵. 基于单相有源滤波技术的新型消弧线圈的研究[J]. 继电器，2007，03：29-33.