优化设计ATHPF参数

ATHPF由LC调谐滤波器和有源滤波器APF有机混合而成，参数优化设计必须把APF与LC统筹考虑。ATHPF在设计时应遵循以下原则：

1）正常情况下，滤波器在自动调谐控制系统的作用下具有校正最大失谐的能力，从而获得最高滤波效果。

2）由于某种原因导致滤波器出现谐波过电流时，自动调谐控制系统在其调节范围内具有通过主动脱谐达到柔性过电流保护的功能。

3）在APF因故退出运行后，PPF应能继续运行，并不发生谐波电流放大现象。

4）尽量减小APF的容量需求。

5.4.4.1 无源滤波器的参数设计

无源滤波器除滤除电力谐波外，还兼有补偿基波无功功率的作用。按照滤波器是否兼顾无功功率补偿的要求，滤波器的参数设计有“最小容量法”和“补偿容量法”。所谓最小容量设计法，就是滤波器的容量（或滤波电容器）按照电网谐波抑制的要求和滤波元件安全运行所必需的最低容量来选择。补偿容量设计法就是根据无功补偿容量要求确定滤波电容器，当然补偿容量必须大于最小容量。下述是基于最小容量法的设计。

设h次单调谐滤波器的电容量为C，滤波电容器的额定容量、额定电压和额定电流分别为Q_CN、U_CN和I_CN，谐波源负载产生的h次谐波电流为I_h，则：

1）考虑到电容器具有长期承受1.1U_CN的能力和实际情况，按最严重情况考虑，滤波器支路流过的基波电流为

I_F1＝（1.1U_CN）（ω₁C）＝1.1I_CN （5-48）

2）滤波器中的总谐波电流是流过其中的所有谐波电流的矢量合成。设流过滤波器的第i次谐波电流为I_Fi，则滤波器中的总谐波电流为

3）按照滤波电容器的安全运行要求，电容器总电流应不大于额定电流的1.3倍：

综合上述三点，滤波电容器的容量可按满足下列要求来选择：

ATHPF是一种在单个LC调谐支路上实现多次谐波抑制的特殊滤波器，就各个单次谐波的滤波而言，它们共用一个滤波电容器，具有相同的滤波电容。因此，要达到在预定的多次谐波上都构成全调谐滤波，则必然要求可控电抗器在不同的特定谐波频率下具有不同的电感量。设ATHPF预定滤除的最低谐波次数和最高谐波次数分别为h_min和h_max，则可控电抗器在h_min次谐波下的电感最大，而在h_max次谐波下的电感最小。(www.xing528.com)

为了保证ATHPF在APF退出的情况下仍能继续以传统调谐滤波器的形式运行，同时避免出现电网谐波放大，滤波电抗器的自然电感必须按照最低次谐波下不发生谐波放大的原则进行设计，即

5.4.4.2 有源滤波器的参数设计

（1）APF的补偿电流

对于拟自动调谐补偿的h次谐波而言，若完全调谐，负载h次谐波电流全部被滤波器吸收，则需要APF输出的补偿电流为

若H为ATHPF拟滤除各次谐波的谐波次数的集合，则APF输出的总补偿电流为

（2）APF的端口电压

由于APF与滤波电抗器直接并联，因此，APF的交流端口电压等于电抗器两端的电压。于是，由电抗器上的各次谐波电压可得

对于未指定滤除的谐波而言，流过滤波器中的谐波电流较小，上式忽略了这些谐波在电抗器上的微小压降。设滤波器支路额定电压为U_FN，则电抗器上的基波电压可按下式计算：

对于指定要滤除的h次谐波而言，认为负载h次谐波电流全部流入滤波器，则电抗器上的h次谐波电压为

APF的直流侧电压应不小于交流侧电压的2倍。

（3）APF的容量

在ATHPF的分相控制结构中，APF由三个单相装置组成，其容量按单相容量的3倍计算，因此定义如下：