ATHPF的结构与原理详解

ATHPF的单相原理结构如图5-45所示，其主要特征在于：（1）将有源滤波器与LC单调谐滤波器的滤波电抗器并联，因此APF只承受很小一部分基波电压，输出谐波电流也仅为滤波器谐波电流的一部分；（2）APF采用调谐控制策略，通过多调谐控制，使得LC同时谐振于多个谐波频率，达到滤除多次谐波的目的。

图5-45 有源调谐型混合滤波器（ATHPF）的原理结构

ATHPF属于分相控制结构，三相各自独立控制。控制系统首先检测电网电压和滤波器电流，通过对电压和电流中谐波分量的提取分析，可以得到反映混合滤波器调谐状态的失谐度，然后根据失谐度的大小和方向调节APF的补偿输出电流，以期达到良好调谐的目的。

图5-46为ATHPF在h次谐波频率下的单相等值电路模型，谐波源负载等效为一个谐波电流源i_load.h，APF等效为一个可控谐波电流源。根据基尔霍夫电压电流定理，可得ATHPF的一组描述方程，如式（5-37）所示。

图5-46 ATHPF的h次谐波电路模型

式中，L₀为无源滤波电抗器的自然电感。假设流过ATHPF的h次谐波电流i_h为

若通过控制策略，使得有源滤波器的输出电流i_apf.h受控于滤波器谐波电流，即：(www.xing528.com)

i_apf.h＝k_h·i_h （5-39）

上式中k_h为APF对h次谐波的调谐控制系数。联立求解式（5-37）～式（5-39），可得

因此，可得ATHPF在h次谐波频率下的等值阻抗Z_ATHPF.h为

式（5-40）表明，改变受控系数k_h的正负和大小，就可以改变ATHPF在h次谐波频率下的谐波等值阻抗。如果通过控制k_h，使得下式成立：

（1＋k_h）ω²_hL₀C-1＝0 （5-41）

则ATHPF对h次谐波呈现出零阻抗，即滤波器对该次谐波起到了完全滤波的作用。如果同时对多次谐波频率下的k_h值进行控制，使得式（5-41）成立，则此时的ATHPF可实现对选定的多次谐波进行滤波；如果对所有谐波频率下的各个k_h值进行控制，使得式（5-41）都成立，则此时ATHPF成为全谐波滤波器。图5-47为ATHPF在不同谐波次数下的滤波效果随相应调谐控制系数的变化关系，其中L₀和C值调谐于5次谐波。

式（5-41）表明，有源滤波器与滤波电抗器的集合体可以看做一个具有梳状幅频特性的受k_h调节的可控电抗器，它在不同谐波频率下具有不同的电感，因而与滤波电容器组成一个可连续调谐的多调谐滤波器。可控电抗器的等值电感为

L_eq.h＝（1＋k_h）L₀ （5-42）