基本概述
三相電路瞬時(shí)無(wú)功功率理論是APF發(fā)展的主要基礎(chǔ)理論；APF有并聯(lián)型和串聯(lián)型兩種，前者用的多；并聯(lián)有源濾APF波器主要是治理電流諧波，串聯(lián)有源濾波器主要是治理電壓諧波等引起的問(wèn)題。
基本標(biāo)準(zhǔn)
國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)
EN 50091-3, EN 61000-6-2, EN55011, EN 50178:1997, IEC 62040-3, IEC 50178:1997, AS 62040-3（VFI SS 111）, CISPR11
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)
GB/T14549-93《電能質(zhì)量：公用電網(wǎng)諧波》
GB/T15543-1995 《電能質(zhì)量：三相電壓允許不平衡度》
GB/T15945-1995 《電能質(zhì)量：電力系統(tǒng)頻率允許偏差》
GB/T12326-2000 《電能質(zhì)量：電壓波動(dòng)和閃變》
GB/T12325-2003 《電能質(zhì)量：供電電壓允許偏差》
GB/T18481-2001 《電能質(zhì)量：暫時(shí)過(guò)電壓和瞬態(tài)過(guò)電壓》
GB/T15576-1995 《低壓無(wú)功功率靜態(tài)補(bǔ)償裝置總技術(shù)條件》
GB7625.11998 《低壓電氣電子產(chǎn)品發(fā)出的諧波電流限值》
GB4208-93 《外殼防護(hù)等級(jí)的分類》
理論基礎(chǔ)
有源濾波器同無(wú)源濾波器比較，治理效果好，主要可以同時(shí)濾除多次及高次諧波，不會(huì)引起諧振，但是價(jià)位相對(duì)高！目前的有源濾波器均以低壓為主，高壓有源濾波器技術(shù)已經(jīng)成熟，但是實(shí)際應(yīng)用安全系數(shù)很低，國(guó)際普遍做法是以變壓器升壓，來(lái)保證可靠性，國(guó)家相關(guān)部門也要求以變壓器升壓的形式和有源濾波器結(jié)合，治理高壓諧波！
工作原理
有源電力濾波器通過(guò)電流互感器檢測(cè)負(fù)載電流，并通過(guò)內(nèi)部DSP計(jì)算，提取出負(fù)載電流中的諧波成分，然后通過(guò)PWM信號(hào)發(fā)送給內(nèi)部IGBT,控制逆變器產(chǎn)生一個(gè)和負(fù)載諧波電流大小相等，方向相反的諧波電流注入到電網(wǎng)中，達(dá)到濾波的目的。
主要用途及使用范圍
（1）低紋波電流，高電流響應(yīng)速度
紋波電流和電流響應(yīng)速度是矛盾的兩個(gè)指標(biāo)。作為有源電力濾波器，其基本原理是檢測(cè)負(fù)載諧波，注入反相諧波，以諧波的相互抵消達(dá)到濾波的目的。一般的有源電力濾波器是一個(gè)電流模式控制的電壓源逆變器。輸出電流是通過(guò)逆變器輸出的電壓作用在輸出電感上產(chǎn)生的。逆變器采用脈沖寬度調(diào)制，根據(jù)電工的基本原理，紋波電流決定于開關(guān)頻率、直流母線電壓、輸出電感的大小，與電流環(huán)的控制無(wú)關(guān)。開關(guān)頻率越高紋波電流越小、直流母線電壓越高，紋波電流越大；輸出電感越大，紋波電流越小。而逆變器期望的輸出電流是由電流環(huán)所控制。有源電力濾波器輸出諧波電流，如果按基波50Hz，補(bǔ)償50次諧波計(jì)算，最高諧波頻率將達(dá)到2.5kHz。有源電力濾波器對(duì)電流響應(yīng)速度有很高的要求。電流響應(yīng)速度與直流母線電壓和輸出電感大小有關(guān)。直流母線電壓越高，電流響應(yīng)越快；輸出電感越大，電流響應(yīng)越慢。我們期望輸出紋波電流越小越好，電流響應(yīng)速度越快越好，這是一對(duì)矛盾。從上述分析可以看出，兩電平有源電力濾波器解決這個(gè)矛盾的辦法只能是提高開關(guān)頻率�，F(xiàn)在某些廠家的兩電平有源電力濾波器產(chǎn)品的開關(guān)頻率已經(jīng)達(dá)到20kHz。但是，開關(guān)頻率的提高帶來(lái)的是更高的開關(guān)損耗以及驅(qū)動(dòng)損耗，有源電力濾波器的單機(jī)容量會(huì)受到限制，而對(duì)于更高電壓等級(jí)的有源電力濾波器，高壓的IGBT根本就不允許那么高的開關(guān)頻率。然而，三電平有源電力濾波器從原理上就是一個(gè)解決上述問(wèn)題的方案。三電平逆變器可以輸出正、負(fù)、零三種電壓，在計(jì)算紋波電流時(shí)，只需按直流母線電壓的一半計(jì)算。由此，在相同開關(guān)頻率、相同直流母線電壓、相同紋波電流要求的前提下，三電平的輸出電感為兩電平的一半，同時(shí)器件的開關(guān)損耗和電感上的紋波損耗也會(huì)降低。在計(jì)算電流響應(yīng)速度時(shí)，起作用的將是全部直流母線電壓，而輸出電感的減半，將加快電流的響應(yīng)速度，增強(qiáng)濾波效果，提高單機(jī)容量。
（2）提高系統(tǒng)耐壓，應(yīng)用于較高電壓系統(tǒng)
通常國(guó)內(nèi)低壓電網(wǎng)為400V，但是對(duì)于某些行業(yè)，其低壓電網(wǎng)會(huì)比較高，例如石油鉆機(jī)傳動(dòng)采用的是600V，礦山用電可能是690V或1140V，而某些行業(yè)的電壓等級(jí)可能更加多樣，但一般都是500V以上。如何解決這些行業(yè)諧波治理需求，是一個(gè)問(wèn)題。通常為了提高電流響應(yīng)速度、保證補(bǔ)償效果，處理諧波的有源電力濾波器比處理基波的變頻器或并網(wǎng)逆變器需要更高的直流母線電壓。通常兩電平逆變器的直流母線電壓是交流電網(wǎng)電壓有效值的2倍。對(duì)于380V應(yīng)用，直流母線電壓一般在700V～750V，而對(duì)于600V，直流母線電壓需要達(dá)到1200V。很多企業(yè)的做法是加一個(gè)變壓器，將其他等級(jí)的電壓變?yōu)?00V。通過(guò)諧波的變壓器是經(jīng)過(guò)特殊設(shè)計(jì)的，價(jià)格比較高，體積也比較大，變壓的損耗也會(huì)比較大。而采用三電平技術(shù)，可以用耐壓較低的管子組成耐壓較高的變流器系統(tǒng)，可以直接連接到電壓較高的電網(wǎng)上，同時(shí)保證較好濾波效果和單機(jī)容量。
