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　　3 混合型有源电力滤波器建模

　　3.1 混合型有源电力滤波器

　　对高压大容量谐波目前主要是采用LC谐振型无源滤波器（Passive Power Filter，PPF），这些滤波器兼有无功补偿功能。尽管PPF具有初期投资小，运行效率高等优点，但PPF的滤波效果受电力系统阻抗的影响较大，且只能消除特定次数的谐波，对于谐波次数经常变化的负载滤波效果并不好。

　　还可能与系统发生谐振，使LC滤波器过载甚至烧毁。有源电力滤波器（Acfiire Power Filter，APF）相当于可变电阻，对基波阻抗为0，对谐波却呈现高阻态，APF虽能克服PPF存在的缺陷，但其安装容量受开关器件容量的限制。
　　将无源滤波器和有源滤波器相结合构成混合型有源电力滤波器（HAPF），有源电力滤波器仅用来改善无源滤波器的滤波效果和抑制可能发生的谐振。这种方式中，有源电力滤波器不承受交流电源的基波电压，因此装置容量极大减少，通常只需要非线性负荷总容量的1／10左右，从而使有源电力滤波器能应用于大功率场合。

　　大型的供、配电站通常希望在滤除谐波的同时进行无功功率补偿，必然增加逆变器实现的技术难度和成本，从而限制了有源电力滤波器在大型变电站的应用。通过将逆变器输出电压经变压器耦合到无源滤波器的滤波支路的电感和电容两端，使有源电力滤波器既不承受基波电压也不承受基波电流，从而极大地减小了有源电力滤波器的容量。
　　3.2 控制系统结构

　　以往有源电力滤波器的控制部分由工控机和单片机构成，工控机实现谐波检测、分析以及控制信号计算等，单片机则产生控制信号。限于单片机的处理速度，本文将信号采样、谐波分析以及PWM脉宽信号的产生均集成在TMS320F2812中完成，充分发挥32位DSP的计算效率。其控制电路结构如图5所示。

图5 控制电路结构

　　选取A相电压过零点为初始值，将初始时刻后三相电流is用霍尔传感器测量后，将测量值送入DSP，经过高速A／D转换后得到采样值，然后将采样值进行离散小波变换，得到三相电流的基波值is1，分别将三相电流的采样值减去基波值，即得到有源电力滤波器需要补偿的三相谐波电流值ish，就可得到有源电力滤波器输出补偿电压的指令信号U=KIsh。再通过DSP的PWM模块控制逆变器，就能得到期望的电压波形。

　　3.3 混合型有源电力滤波器仿真模型

　　强大的Simulink工具箱包含了本文涉及的C2000 DSP系列的所有算法和外围设备，这将无疑为控制器的仿真设计提供便利的条件。混合型有源电力滤波器模型如图6所示。

图6 混合型有源电力滤波器模型

　　三相交流电压源35 kV，50 Hz，500 kVA模拟电网，通过变压器降压为400V，50Hz。有源滤波器的逆变器输出电压经变压器耦合到无源滤波器的滤波支路的电感和电容两端，以减小有源电力滤波器的容量，如图7所示。B1、B2分别为测量仪器，非线性负载由非对称整流器组成。

图7 有源滤波器模型

关键词： 滤波器 设计 电力 混合型 RCP 基于