有源滤波器在改善电能质量方面的应用
当前电力电子技术对电力系统应用的一个最新发展动向是中高压大功率应用技术。中高压大功率系统，是电力系统一般现实，如6kV甚至更高等级电压是广泛存在的。这一方面依赖于高压大功率器件的发展;另一方面，在电路结构上，变压器电压等级变换是常用的办法，但目前，一种称为“多电平变流器”的拓扑结构对电力电子(有源)装置的高压大功率应用具有重要的现实意义。
多电平变流器的优点是:降低单个功率管耐压和功率、输入和输出谐波随级数增加而减小(一般5～9级就可得到满意的输入输出纯度)、无须变压器或输入/输出滤波、适合于高压大功率应用等。
多电平变流器有许多拓扑，如中线箝位三电平、二极管箝位多电平、电容器箝位多电平以及组合式和叠层式等。其中，叠层结构的多电平变换器，是将多个单相逆变器串联构成多电平变换器，其结构原理图如图12所示。
还有所谓“混合调制”的多电平变换器，即采用高压大容量低频(如GTO)器件与较高速度而耐压和容量较低(如IGBT)器件组合，充分利用各自特点的方法以简单的拓扑实现更高电压和容量的能量的有源控制。
5 APF应用简介
浙江大学电气学院对电力有源滤波器进行了多年的深入研究，在理论、新结构，特别是在应用技术等方面取得了一系列成果。在国内外重要杂志、会议发表相关论文近四十篇。
研制了我国第一台工业现场实用、功率较大(50kVA)的串联混合有源滤波器示范样机，用于狭义谐波抑制。通过长期严格运行试验，结果表明:性能良好、运行可靠。以下就此装置简要加以介绍。该装置的原理方框图、整机和主要电路的实物照片分别示于图13、图14。
上述50kVA串联HAPF装置安装于某一重要工业现场，实现对变频调速装置产生的谐波进行补偿。安装HAPF系统前、仅安装无源装置和串联HAPF投入运行的三种情况下，同一台非线性负载的向电网吸取的电流波形分别示于图15、16和17。部分测试数据如表2所示。
测试对象:变频器编号P-1032/1，容量50kVA/33.5kw
测试负载工况:f=27.15Hz，6.6A RMS, 4.6A HM, 78% THDi_R,123% THDi_F
图15～17和表2测试结果表明:
*谐波抑制效果十分显著;
*峰值电流大幅度下降;
*有效值电流显著下降;
*大范围负载变化下的功率因数改善。
6结论
本文讨论的有源滤波具有广义性，具有多项电能质量调整和控制功能，它由电力电子装置组成，是FACTS的重要内容。本文对有源滤波装置的谐波抑制、无功补偿、谐振阻尼、电压补偿和电力电子装置的高压大功率应用等原理进行了介绍。并介绍了一台混合有源滤波器实验样机在工业现场应用结果。
有源滤波装置对电能质量多功能控制的能力，并已达到处理数kV电压和MVA级功率的水平。大力发展电力电子技术(有源)装置在电力系统中的应用的时机已趋成熟，加紧对此研究和推广应用，必将对提高电力系统的可控性和电能质量带来巨大作用。
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