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1、有源电力滤波器的发展历史和研究现状概述 1969 年,Bird 和 Marsh 等人提出通过向电网注入三次谐波电流来减少电流中的谐波成分,从而改善电流波形的思想,这就是有源电力滤波技术的萌芽11。1971 年,日本的 H.Sasaki 和 T.Machida 提出有源电力滤波器技术,首次完整地描述了有源电力滤波器的基本原理:通过产生与负载谐波和无功电流大小相等方向相反的补偿电流,来抵消负载谐波和无功电流,从而达到净化电网的目的。但是由于当时电力电子技术的发展水平不高,全控型器件功率小、频率低,采用线性放大器产生补偿电流,损耗大、成本高,因而有源电力滤波器仅局限于实验研究,未能在工业中应用。19
2、76 年,L.Gyugyi 等人提出用大功率晶体管构成PWM 逆变器控制 APF 来抑制谐波,引起了普遍关注,确立了有源电力滤波器的主电路的基本拓扑结构和控制方法,从原理上阐明了有源电力滤波器是一个理想的电流发生器,并讨论了实现方法和相应的控制原理,奠定了有源电力滤波器的基础。80 年代以来,随着大中功率全控型半导体器件的成熟和脉宽调制(Pulse Width Modulation PWM)控制技术的进步,对有源电力滤波器的研究逐渐活跃起来。这一时期的一个重大突破是,1983 年 H.Akagi 等人提出了“三相电路瞬时无功功率理论”12,以该理论为基础的谐波和无功电流检测方法在有源电力滤波器
3、中得到了成功的应用,极大地促进了有源电力滤波器的发展。随着电力电子技术的发展,特别是高功率大电流的半导体器件及可关断晶闸管(GTO)的发展以及瞬时无功功率理论提出的发展,国内外对谐波问题的研究也不断有新的进展,近年来,国际上有关有害电流检测和抑制技术的研究更是十分活跃,每年都有量的论文发表。这一方面说明了这一研究的重要性,另一方面也预示着这一领域的研究有望取得重大突破。国外对有源电力滤波装置的开发研究工作始于20 世纪 90 年代初期,到现在已进入实用化阶段。有源电力滤波技术作为改善供电质量的一项关键技术,其补偿范围包括谐波、无功、畸变电压等,补偿对象有工业整流负载、电弧炉以及电气化铁道等。在日本、美国以及德国等工业发达国家已得到了高度重视和日益广泛的应用,APF 被公认为是今后改善电力系统电能质量的发展方向,现在也已出现具有快速响应、稳定性高的有源滤波装置。目前,世界上APF 的主要生产厂家有日本三菱电机公司、美国西屋电气公司、德国西门子公司等。文献显示,从 1981 年以来,仅日本就有 500 多台 APF 投入运行,容量范围在50kVA-60MVA;而在欧洲,投入运行的工业用并联APF 最大容量已经达到610KVA13。