提高電網功能質量的抗干擾技術

與傳統的無源LC濾波器相比，APF具有以下優點:
(1) 對各次諧波和分數諧波均能有效抑制，且可提高功率因數;
(2) 作為高次諧波電流源，不受系統阻抗的影響;
(3) 無諧振現象，系統的結構、阻抗及頻率的變化不會影響補償效果;
(4) 原理上比LC濾波器更優，起用1臺裝置就能完成各次諧波和基波無功的補償，還可抑制閃變，有1機多能的特點，性價比較合理;
(5)即使高次諧波的頻率變化也能準確地補償;
(6)由于裝置本身能完成輸出限制，故當高次諧波量增大時也不會過載。其主要特點是能對頻率和幅值都變化的諧波進行跟蹤補償，且補償特性不受系統阻抗的影響，具有自適應功能。同時對變化的無功功率有較好的預想補償效果。因此，APF是今后諧波抑制的首選方案。

APF大體上可分為并聯型和串聯型，串聯型適合補償電壓型諧波源負荷;并聯型只適合補償電流型諧波源負荷。此外還有并聯和串聯組合的并－串結構，而且在很多情況下還會與無源LC濾波器混合使用，以取得更好的綜合效果。

4.1 并聯APF
圖3所示為并聯型APF產生的補償電流，利用了電流源逆變器三種不同的調制技術，分別為周期采樣(PS)、三角載波(TC)和滯環控制(HB)。PS法是在固定(采樣)頻率的方波時鐘轉移時，APF的功率晶體管開關動作。TC法利用一個三角波和高次諧波比較，從而得到不同時刻逆變器的開關狀態。此法的響應速度較快，但開關頻率不固定且較高，產生噪音和較大的開關損耗與高頻失真。HB法則是給定一個允許容差帶，只要高次諧波的大小超過這個容差帶，逆變器開關動作。但開關頻率、損耗及控制精度均受容差帶寬度的影響，容差帶寬越小，控制的精度越高。當然，開關頻率和開關損耗也加大了。通常，HB可獲得較好的控制性能，它兼有快速響應和簡單易行的特點而被廣泛使用。圖3顯示HB法是這一特定波形與應用中最好的方法，但在要求正弦波形時，TC法較優。

圖3 不同調制技術下的電流波形

帶自控直流母線的并聯APF，有一類似于靜態補償器(STATCOM)的拓撲，STATCOM是用于電力系統中補償無功功率的。并聯的APF，以注入相等而反向的諧波電流對負荷電流的諧波進行補償。此時，并聯APF是作為注入諧波分量的電流源而工作的，諧波分量由負荷產生，但已移相180o。圖4為并聯 APF的接線圖，圖5表示APF補償的工作原理。為能輸出圖5所示濾波器電流波形的IF，需要設置圖4中的控制電路，以便產生圖6所示的Vfab脈寬調制電壓圖。

圖4 并聯型APF的拓撲

圖5 產生的濾波器電流用以補償負荷電流諧波