电力电子技术中的有源滤波器：解决电能质量问题的局限与挑战

表4-12给出了几种最常用的补偿装置的适用性。

表4-12 各装置对解决不同电能质量起的作用

注：○—补偿器有作用；△—可能具有作用；×—无作用。(https://www.xing528.com)

随着电力电子装置等非线性负荷在电力系统中应用的日益广泛，其从电力系统中提取的无功功率和谐波电流所带来的电能质量问题日益严重。之前讨论的采用无源的LC滤波器抑制谐波和利用电容器组对功率因数进行校正等无源补偿技术，结构简单、价格便宜、鲁棒性强，所以实践中得到广泛的应用；但是其补偿固定、体积大，且可能与系统发生谐振的缺点，随着供电系统容量的不断增大和补偿对象的日益复杂而变得越来越突出，特别是它主要适用于等效串联阻抗固定的系统，而这对于结构和负荷不断变化的配电系统而言，恰恰是难以实现的。而随着电力电子技术的进展发展起来的有源滤波器，则由于可以有效地对包括无功和谐波电流在内的干扰电流进行补偿，而受到越来越广泛的关注^[5]。但是其缺点也十分明显，比如，其容量在有些场合会高达负荷容量的80%，再加上构成补偿装置核心的开关器件的价格通常很高，所以往往成为一种代价高昂的电能质量问题解决方法。特别是有时非线性负荷带来的电能质量问题同时包括电流谐波和电压畸变两方面的问题，而单一的有源滤波器又不能同时解决上述问题。所以装置的高价格和补偿能力的局限，大大地限制了用户对有源滤波器的接受程度。

综合上述有源和无源滤波器的优缺点，近年来对混合型补偿器结构和有效性进行的大量研究证明，通过选用适当结构的混合型补偿装置完全可以高效且经济地解决面临的各种类型电能质量问题。本节的重点在于从结构上讨论混合滤波器对各类电能质量问题的适用性，关于控制方法的讨论将在其后的章节中进行，应当指出这里讨论的结果并不局限于滤波器，对于其他类型的补偿装置也是完全适用的。下面首先对常规的有源滤波器加以讨论^[6，7]。