摘要：隨著各種功率器件的廣泛應(yīng)用，大量的諧波和無(wú)功電流流入電網(wǎng)，引起電網(wǎng)污染，造成電網(wǎng)電能質(zhì)量問(wèn)題日益嚴(yán)重。有源電力濾波器（Active Power Filter, APF）作為抑制諧波的主要手段，在過(guò)去的幾十年里，已經(jīng)成為學(xué)術(shù)和工程界的研究熱點(diǎn)。本文對(duì)APF的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、電流檢測(cè)方法、控制方法進(jìn)行了詳細(xì)的分析和對(duì)比，并闡述了有源濾波器的發(fā)展趨勢(shì)，提出將憶阻器與有源電力濾波器相結(jié)合的設(shè)想，為未來(lái)的研究提供了新思路。

關(guān)鍵詞：有源電力濾波器；電流檢測(cè)方法；控制方法；憶阻器

Active Power Filter Technology and Its Development

引言

隨著各種非線性、不平衡負(fù)載的出現(xiàn)，電網(wǎng)中產(chǎn)生了大量的諧波和無(wú)功，使得電網(wǎng)能量損耗增加，電能質(zhì)量下降，供用電設(shè)備壽命縮短。因此，解決電力系統(tǒng)諧波抑制及無(wú)功補(bǔ)償問(wèn)題變得日益迫切。傳統(tǒng)的方法是使用無(wú)源電力濾波器^[1]，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高。但由于存在只能消除特定次諧波、易受系統(tǒng)參數(shù)影響發(fā)生諧振的缺點(diǎn)，在20世紀(jì)80年代以后APF逐漸取代無(wú)源濾波器成為抑制諧波、補(bǔ)償無(wú)功的主要手段。APF^[2]通過(guò)向電網(wǎng)注入與負(fù)載諧波和無(wú)功電流大小相等、方向相反的補(bǔ)償電流，使電網(wǎng)的諧波和無(wú)功為零。它能夠動(dòng)態(tài)的補(bǔ)償任意次諧波和無(wú)功，且運(yùn)行時(shí)不易受系統(tǒng)參數(shù)的影響，安全可靠性高。

目前，對(duì)APF的研究主要集中在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)^[3-7]、電流的檢測(cè)方法^[8-13]和電壓電流的跟蹤控制方法^[14-25]上。本文對(duì)這幾個(gè)方向的研究現(xiàn)狀分別進(jìn)行了敘述,并在此基礎(chǔ)上闡述了APF的發(fā)展趨勢(shì)，提出將憶阻器應(yīng)用到有源電力濾波器中的設(shè)想，對(duì)有源電力濾波器的研究具有理論指導(dǎo)意義。

1 APF的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

隨著APF技術(shù)的發(fā)展，已出現(xiàn)了多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：?jiǎn)为?dú)型（串聯(lián)型，并聯(lián)型）；混合型(APF與無(wú)源濾波器混合)，串-并聯(lián)型APF。

(1) 并聯(lián)APF：APF與負(fù)載并聯(lián)接入系統(tǒng)，通過(guò)產(chǎn)生與諧波電流大小相等，方向相反的補(bǔ)償電流，使負(fù)載電流為正弦波。它能夠?qū)﹄娏髟葱头蔷€性負(fù)載和平衡三相系統(tǒng)進(jìn)行諧波抑制和無(wú)功補(bǔ)償。但由于APF需要承受基波電壓，限制了它在大功率場(chǎng)合的應(yīng)用，另外傳統(tǒng)的并聯(lián)型APF使用單個(gè)大電感濾波器，大電感必然導(dǎo)致較大的輸出阻抗，影響補(bǔ)償性能。用電感和電容組合成LCL濾波器取代電路中的電感，能夠使電路獲得較高的高頻衰減率，改善系統(tǒng)性能，是目前的研究熱點(diǎn)。

(2) 串聯(lián)型APF：串聯(lián)型APF通過(guò)變壓器與負(fù)載串聯(lián)，能夠消除三相不平衡和電壓敏感性負(fù)載的電壓諧波。但由于有很高的負(fù)載電流流過(guò)APF，會(huì)使變壓器的額定參數(shù)上升，損耗增加，限制了其應(yīng)用。文獻(xiàn)[5]提出將APF串聯(lián)到直流側(cè)，通過(guò)控制兩個(gè)有源開(kāi)關(guān)，改變儲(chǔ)能電容的極性，實(shí)現(xiàn)對(duì)電感電流的連續(xù)控制，從而達(dá)到抑制諧波的功能。并且2個(gè)有源開(kāi)關(guān)管工作在同一頻率下，能夠使控制電路和驅(qū)動(dòng)電路得到簡(jiǎn)化，降低成本。

(3) APF與無(wú)源濾波器（passive filter，PF）混合型：串聯(lián)APF與并聯(lián)PF混合型和并聯(lián)APF與并聯(lián)PF混合型是兩種基本結(jié)構(gòu)，其中PF分擔(dān)大部分諧波，APF只起到補(bǔ)償所需各次諧波和改善系統(tǒng)性能的作用，從而可以提高系統(tǒng)的容量等級(jí), 降低系統(tǒng)成本。APF與PF串聯(lián)后并聯(lián)接入，系統(tǒng)相當(dāng)于電流控制電壓源，APF只需產(chǎn)生與諧波電壓成比例的補(bǔ)償電壓，適合于高壓系統(tǒng)。且注入變壓器連接在PF的中性點(diǎn)上，使得絕緣和維護(hù)比較方便。串聯(lián)諧振注入式APF和并聯(lián)諧振注入式APF都是利用電容、電感在基波頻率處發(fā)生諧振的特性，使APF承受的電網(wǎng)基波電壓降低。但是為了能夠具有較好的諧波注入能力，就會(huì)選擇較大注入電容，容易造成無(wú)功過(guò)多，影響電網(wǎng)運(yùn)行。文獻(xiàn)[6]提出一種混合結(jié)構(gòu)，使有源部分通過(guò)耦合變壓器與由L2、C2構(gòu)成的串聯(lián)諧振支路并聯(lián)再與L1、C1構(gòu)成的并聯(lián)諧振注入支路串連接入電網(wǎng)。在諧波域有源部分只承受L2、C2上分到的很小的諧波電壓，從而有效降低有源部分模塊的容量，降低了系統(tǒng)成本。

(4) 串-并聯(lián)型APF：系統(tǒng)由串聯(lián)APF和并聯(lián)APF組成，它兼具串聯(lián)和并聯(lián)APF的特點(diǎn)，并聯(lián)APF主要用于諧波抑制和無(wú)功補(bǔ)償，串聯(lián)APF主要用作隔離和電壓調(diào)節(jié)。又被稱作統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器，是現(xiàn)階段APF研究的熱點(diǎn)。但是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、控制困難，有待進(jìn)一步研究。

(5) 開(kāi)關(guān)電容濾波器：這是一種新的電路結(jié)構(gòu)，它將開(kāi)關(guān)器件和容量較小的電容、電感進(jìn)行組合，通過(guò)控制開(kāi)關(guān)的通斷，可以濾除諧波、向系統(tǒng)提供無(wú)功，從而取代傳統(tǒng)的APF主電路中大儲(chǔ)能元件和變流器，有效簡(jiǎn)化了電路結(jié)構(gòu)，減小了體積，降低了成本和電路容量。

2 APF中的諧波檢測(cè)算法

最早的檢測(cè)方法是通過(guò)模擬電路實(shí)現(xiàn)的，但模擬電路存在只能濾除固定頻率的諧波、對(duì)頻率時(shí)變信號(hào)的諧波檢測(cè)誤差較大、對(duì)元件參數(shù)變化十分敏感的缺點(diǎn)，使得其應(yīng)用受到了限制，隨著計(jì)算機(jī)和電子技術(shù)的飛速進(jìn)步，數(shù)字檢測(cè)算法得到了廣泛的發(fā)展。根據(jù)其發(fā)展過(guò)程可以將算法分為頻域、時(shí)域、現(xiàn)代智能控制三類(lèi)。下面分別介紹這些算法

(1) 傅里葉及其改進(jìn)算法：傳統(tǒng)的傅里葉檢測(cè)法是將檢測(cè)電流進(jìn)行傅里葉變換，從而得到基波和整數(shù)次諧波電流。但該方法計(jì)算量大、實(shí)時(shí)性較差，所以衍生出了改進(jìn)算法，包括快速傅里葉變換、離散傅里葉變換和遞歸離散傅里葉變換。這三種改進(jìn)方法在一定程度上提高了檢測(cè)精度，減少了計(jì)算量，但都需要嚴(yán)格的同步采樣，限制了其應(yīng)用。

(2) 卡爾曼濾波器：此算法是以最小均方誤差為準(zhǔn)則的最優(yōu)線性估計(jì)，根據(jù)前一個(gè)觀測(cè)數(shù)據(jù)和最近一個(gè)觀測(cè)數(shù)據(jù)，利用狀態(tài)方程和遞推方法，對(duì)當(dāng)前過(guò)程狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)估計(jì)。動(dòng)態(tài)噪聲和飽和現(xiàn)象是影響濾波器性能的兩個(gè)重要因素，如何確定這兩個(gè)量是應(yīng)用卡爾曼濾波器的難點(diǎn)。

(3) 基于小波理論的檢測(cè)法：對(duì)檢測(cè)電流進(jìn)行小波變換，利用帶通特性，將信號(hào)分解到各個(gè)頻率上去，同時(shí)保留信號(hào)各分量的時(shí)間信息。小波檢測(cè)法對(duì)于信號(hào)特征量的提取具有很好的特性，但選擇小波母函數(shù)時(shí)，還沒(méi)有統(tǒng)一的理論依據(jù)，有待進(jìn)一步研究。文獻(xiàn)[12]提出基于小波變換的時(shí)變諧波檢測(cè)方法，利用小波變換將時(shí)變諧波幅值的估計(jì)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為常系數(shù)估計(jì), 可以準(zhǔn)確檢測(cè)時(shí)變諧波并且具有較快的跟蹤速度。

以上三種方法是基于頻域的諧波檢測(cè)法，對(duì)于穩(wěn)定信號(hào)的諧波檢測(cè)有很好的效果，但對(duì)于時(shí)變和非周期的信號(hào)，諧波檢測(cè)能力就會(huì)有所降低，所以就需要基于時(shí)域的諧波檢測(cè)法進(jìn)行補(bǔ)充。

(4) 同步檢測(cè)算法：該算法基于平均功率，按照補(bǔ)償分量的不同，可分為等功率法、等電流法和等電阻法，即分別使補(bǔ)償后各相的功率、電流和電阻相等，且電壓電流同相位。該方法可以有效消除無(wú)功和諧波，減少線路損耗，平衡線路電流。但三相電壓不平衡時(shí)，會(huì)使補(bǔ)償后的電流不平衡、時(shí)間延時(shí)增大，限制了其應(yīng)用。

(5) 基于瞬時(shí)無(wú)功功率的檢測(cè)算法：主要包括基于瞬時(shí)有功功率和瞬時(shí)無(wú)功功率的檢測(cè)算法（p-q法）、基于瞬時(shí)有功電流和瞬時(shí)無(wú)功電流的檢測(cè)算法（ip-iq法）、基于同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)的算法（d-q法）。這三種算法主要通過(guò)坐標(biāo)變換，得到相應(yīng)坐標(biāo)系下的基波和諧波分量，再經(jīng)過(guò)反變換即可得到計(jì)算所需的量。p-q方法參與運(yùn)算的量為三相瞬時(shí)相電壓和瞬時(shí)線電流，而ip-iq方法參與運(yùn)算的是三相對(duì)稱單位正弦量和余弦量。在硬件實(shí)現(xiàn)上后者的電路簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)容易。d-q法能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)指定次諧波的補(bǔ)償，但是用模擬電路實(shí)現(xiàn)時(shí)需要的低通濾波器過(guò)多，會(huì)增加系統(tǒng)的復(fù)雜程度。

(6) 基于Fryze的諧波檢測(cè)算法：該方法是把實(shí)際電路中的負(fù)載等效為理想電導(dǎo)元件，認(rèn)為電路中的功率都消耗在這個(gè)等效電導(dǎo)上，根據(jù)等效電導(dǎo)對(duì)電流進(jìn)行分解，討論各電流分量的性質(zhì)?？煞譃橹苯臃ê烷g接法，直接法是用電源電壓的波形來(lái)分析電流，分別得到基波有功分量和基波無(wú)功分量，從而檢測(cè)出諧波電流分量；間接法是用鎖相環(huán)來(lái)生成與電源電壓同相位的參考電壓，在計(jì)算過(guò)程中代替實(shí)際的電壓，從而準(zhǔn)確檢測(cè)出各電流分量。這種方法應(yīng)用范圍廣，并能檢測(cè)出基波以及任意次諧波電流。

除以上幾種方法外，基于時(shí)域的諧波檢測(cè)方法還有直流側(cè)電壓控制算法、廣義積分算法、單位功率因數(shù)算法等，這些算法對(duì)于時(shí)變的負(fù)載電流有很好的檢測(cè)能力，但是存在著計(jì)算復(fù)雜，精確度不高的缺點(diǎn)，隨著現(xiàn)代智能控制的發(fā)展有望解決這些問(wèn)題。

(7) 自適應(yīng)檢測(cè)法：該方法基于自適應(yīng)干擾抵消原理，將電壓作為參考輸入，負(fù)載電流作為原始輸入，從負(fù)載電流中消去與電壓波形相同的有功分量，得到需要補(bǔ)償?shù)闹C波與無(wú)功分量。在電壓波形畸變情況下也具有較好的自適應(yīng)能力，缺點(diǎn)是動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度較慢。

(8) 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)法：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)諧波電流檢測(cè)法通過(guò)自適應(yīng)性或訓(xùn)練權(quán)重來(lái)檢測(cè)諧波電流。不但避免了對(duì)于給定補(bǔ)償電流的復(fù)雜計(jì)算，而且有廣泛的適應(yīng)性，可以同時(shí)檢測(cè)出諧波電流、無(wú)功電流、基波負(fù)序和零序電流。

(9) 預(yù)測(cè)控制算法：利用當(dāng)前采樣時(shí)刻的狀態(tài)信息，預(yù)測(cè)下一個(gè)采樣周期補(bǔ)償電流的軌跡，從而確定逆變器的開(kāi)關(guān)函數(shù)，使補(bǔ)償電流跟隨電流參考值變化，實(shí)現(xiàn)諧波電流預(yù)測(cè)控制。將其與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)或自適應(yīng)相結(jié)合，可構(gòu)成復(fù)合算法，實(shí)現(xiàn)諧波電流的快速、精確檢測(cè)。

智能控制算法在檢測(cè)精度和計(jì)算速度上都有明顯的優(yōu)勢(shì)，但是目前的技術(shù)水平還不能使這些算法應(yīng)用到實(shí)際中，有待進(jìn)一步的研究。

3 APF的控制算法

當(dāng)APF主電路結(jié)構(gòu)和電流檢測(cè)算法均已確定后，控制系統(tǒng)就成為影響APF性能和效率的關(guān)鍵環(huán)節(jié)?？刂品椒梢愿爬閮纱箢?lèi):一是傳統(tǒng)的控制方法，如滯環(huán)電流控制，空間矢量控制，單周控制，無(wú)差拍控制法，三角波比較法，基于坐標(biāo)變換的線性控制法，直接控制算法。二是新型智能控制方法，包括自適應(yīng)控制，模糊控制法，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制法，迭代自學(xué)習(xí)控制法，重復(fù)控制法，預(yù)測(cè)控制法，滑模變結(jié)構(gòu)控制法，瞬時(shí)電流控制算法，基于李雅普諾夫函數(shù)的控制算法。

(1) 單周控制算法：其基本思想是控制開(kāi)關(guān)占空比，在每個(gè)周期內(nèi)使逆變器開(kāi)關(guān)變量的平均值與控制參考值相等或成一定比例，從而消除穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)誤差。它具精度高、電路簡(jiǎn)單、對(duì)系統(tǒng)參數(shù)變化不敏感等優(yōu)點(diǎn)。但這種方法難以精確獲得APF與諧波負(fù)載并聯(lián)的等效阻抗，只適合諧波和無(wú)功同時(shí)補(bǔ)償?shù)那闆r。

(2) 無(wú)差拍控制算法：這是一種能夠全數(shù)字實(shí)現(xiàn)的預(yù)測(cè)控制算法，它根據(jù)K時(shí)刻的負(fù)載電流和補(bǔ)償電流，計(jì)算第K+1時(shí)刻的指令電流值及各種可能開(kāi)關(guān)狀態(tài)下補(bǔ)償電流的預(yù)測(cè)值，然后選擇使電流誤差最小的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，作為K+1時(shí)刻開(kāi)關(guān)狀態(tài)的選擇依據(jù)。利用灰色系統(tǒng)理論可以將預(yù)測(cè)拓展到第K+2步，對(duì)K+2步的諧波參考電流和可能的輸出電流進(jìn)行預(yù)測(cè)和比較，綜合后確定K+1步的開(kāi)關(guān)狀態(tài)。該方法能快速響應(yīng)電流的突然變化，特別適合快速暫態(tài)控制。但存在計(jì)算量大，對(duì)參數(shù)依賴性高的缺點(diǎn)。

(3) 電壓空間矢量控制算法：從電動(dòng)機(jī)的角度出發(fā)，把逆變器和電機(jī)看作一個(gè)整體，通過(guò)控制與參考矢量最接近的三個(gè)開(kāi)關(guān)矢量的作用時(shí)間，使一個(gè)控制周期內(nèi)開(kāi)關(guān)矢量輸出的平均效果逼近基準(zhǔn)圓磁通。它的電壓利用率高、能夠很好的抑制電流過(guò)調(diào)，但是，控制算法復(fù)雜，需要很長(zhǎng)的運(yùn)算時(shí)間。文獻(xiàn)[15]提出了基于電壓空間矢量的滯環(huán)電流控制方法，利用電流誤差矢量與參考電壓矢量的空間分布給出最佳的電壓矢量切換時(shí)間，使電流誤差控制在滯環(huán)寬度以內(nèi)。可以有效消除相間影響，并且其實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，無(wú)需復(fù)雜的矢量變換。

(4) 直接控制算法：此算法基于直流側(cè)電容電壓控制和補(bǔ)償電流反饋控制, 從瞬時(shí)有功和無(wú)功功率在系統(tǒng)中傳遞的角度出發(fā), 以調(diào)節(jié)電網(wǎng)輸入APF的有功功率為目標(biāo), 直接對(duì)輸入的電流進(jìn)行控制, 省略了檢測(cè)有功和無(wú)功電流分量的繁瑣過(guò)程, 使系統(tǒng)得到簡(jiǎn)化。

傳統(tǒng)的控制方法在實(shí)際中的應(yīng)用已經(jīng)很多，具有很快的反應(yīng)速度、簡(jiǎn)單的控制電路、良好的控制精度。但傳統(tǒng)的控制方法存在的一些固有缺點(diǎn)，限制了其進(jìn)一步的應(yīng)用，需要新型智能控制方法的補(bǔ)充。

(5) 滑模變結(jié)構(gòu)控制法：其原理是依靠高頻轉(zhuǎn)換強(qiáng)制閉環(huán)系統(tǒng)到達(dá)并保持在所設(shè)計(jì)的滑動(dòng)面上，通過(guò)判別跟蹤誤差在曲面兩側(cè)中的哪一側(cè)，直接選取開(kāi)關(guān)模式。但現(xiàn)有的滑模變結(jié)構(gòu)控制中，均是以跟蹤誤差為零構(gòu)造切換曲面，會(huì)造成調(diào)節(jié)誤差。并且逆變器開(kāi)關(guān)頻率不固定，開(kāi)關(guān)諧波的頻率范圍廣而且不容易被濾除，有待進(jìn)一步的研究。

(6) 瞬時(shí)電流控制算法：該算法通過(guò)分析并網(wǎng)型逆變器不同開(kāi)關(guān)狀態(tài)對(duì)瞬時(shí)電流的直接控制作用，得出一組瞬時(shí)電流位移因子算式。在調(diào)控輸出電流時(shí)，采用脈寬調(diào)制方法選擇不同位移因子并控制其作用時(shí)間，完成當(dāng)前電流向下一時(shí)刻指令電流的轉(zhuǎn)移，從而達(dá)到輸出電流跟蹤指令電流的控制目標(biāo)。該方法僅用單數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）即可實(shí)現(xiàn)有源電力濾波器的高性能快速檢測(cè)與控制，簡(jiǎn)單實(shí)用，并且能夠有效減小輸出電感量。

(7) 基于李雅普諾夫函數(shù)的控制算法：利用坐標(biāo)變換對(duì)有源電力濾波器系統(tǒng)進(jìn)行建模，利用李雅普諾夫函數(shù)理論建立模型的控制算法，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。該方法的諧波檢測(cè)環(huán)節(jié)簡(jiǎn)單，計(jì)算量少；控制策略不依靠電路參數(shù)；計(jì)算過(guò)程中可消除耦合關(guān)系，省去了PI 控制器解耦環(huán)節(jié)，使電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化。

(8) 重復(fù)控制算法：將作用于系統(tǒng)外部信號(hào)的動(dòng)力學(xué)模型植入控制器以構(gòu)成高精度反饋控制系統(tǒng)，在系統(tǒng)周期不變的前提下，將上一周期的控制誤差應(yīng)用到當(dāng)前控制量的生成中，使其對(duì)周期性擾動(dòng)具有良好的抑制能力。文獻(xiàn)[24]提出將PI控制和重復(fù)控制相并聯(lián)的控制方法，利用重復(fù)控制提高APF的穩(wěn)態(tài)精度，通過(guò)PI控制保證APF的動(dòng)態(tài)性能，能夠使系統(tǒng)獲得良好的穩(wěn)定性。

(9) 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法：此算法是對(duì)大腦處理和檢索信息功能的模仿，能夠很好的解決控制系統(tǒng)中的大規(guī)模實(shí)時(shí)計(jì)算問(wèn)題，且對(duì)復(fù)雜不確定問(wèn)題具有自適應(yīng)和學(xué)習(xí)能力。應(yīng)用在APF中，該方法可以根據(jù)負(fù)載電流的信息直接獲取逆變器的開(kāi)關(guān)模式，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性和快速性得到提升。文獻(xiàn)[25]提出基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的遞推PI控制算法，算法在變學(xué)習(xí)率的前向通道誤差反傳調(diào)整權(quán)值的基礎(chǔ)上，引入粒子群算法的對(duì)權(quán)值進(jìn)行修正，使PI 控制器的比例、積分參數(shù)得到優(yōu)化。

智能控制方法盡管已經(jīng)大量地用于有源電力濾波器的研究，但現(xiàn)階段還不能將這些技術(shù)實(shí)際應(yīng)用。將智能控制引人到傳統(tǒng)控制方法中，利用智能控制的優(yōu)點(diǎn)來(lái)改善傳統(tǒng)控制方法的不足，從而提高控制性能，是目前研究的熱點(diǎn)。

4 發(fā)展趨勢(shì)

透過(guò)目前的研究現(xiàn)狀和應(yīng)用水平可以看出，APF的研究大多還處于仿真和實(shí)驗(yàn)階段，如何將已有的研究成果進(jìn)一步完善并用于實(shí)際中，需要我們?cè)谖磥?lái)的研究中進(jìn)一步完善諧波檢測(cè)理論，使系統(tǒng)的補(bǔ)償特性，電流檢測(cè)方法得到改善；應(yīng)用模塊化、多重化技術(shù)，以提高系統(tǒng)的可靠性，降低開(kāi)關(guān)損耗；改善變流器的控制方式和結(jié)構(gòu)形式，為提高APF性能提供有效途徑；將DSP應(yīng)用到APF系統(tǒng)中，使諧波電流的檢測(cè)和控制實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化；擴(kuò)展APF的功能，在消除諧波的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償無(wú)功、消除電壓不平衡以及閃變等功能，使電力系統(tǒng)諧波治理朝著動(dòng)態(tài)、智能、經(jīng)濟(jì)效益好的方向發(fā)展。

另外，一些新技術(shù)的出現(xiàn)也將為APF的發(fā)展提供新的方向。2008年惠普實(shí)驗(yàn)室研制出具有憶阻器效應(yīng)的納米級(jí)元件，使憶阻器成為目前的研究熱點(diǎn)。將憶阻器^[26]與電感、電容相結(jié)合，組合成具有濾波性質(zhì)的器件，加到APF中，構(gòu)成混合型APF，可有效提高系統(tǒng)的電壓等級(jí)，并且由于憶阻器屬于納米級(jí)元件，其應(yīng)用將使得APF的模塊化和多重化變的更加容易。另外應(yīng)用憶阻器有望構(gòu)建出神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，把神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制變成現(xiàn)實(shí)，使APF的穩(wěn)定性得到改善。壓縮感知^[27]是一種新的采樣理論，一經(jīng)提出，就引起學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注，被美國(guó)科技評(píng)論評(píng)為2007年度十大科技進(jìn)展。它通過(guò)開(kāi)發(fā)信號(hào)的稀疏特性，在遠(yuǎn)小于奈奎斯特采樣率的條件下，用隨機(jī)采樣獲取信號(hào)的離散樣本，然后通過(guò)非線性重建算法完美的重建信號(hào)。它能夠舍去大部分無(wú)用數(shù)據(jù)的中間過(guò)程, 從而有效緩解了高速采樣實(shí)現(xiàn)的壓力, 減少了處理、存儲(chǔ)和傳輸?shù)某杀?。使用壓縮感知理論檢測(cè)負(fù)載諧波和無(wú)功，對(duì)于突變信號(hào)和非平穩(wěn)信號(hào)都有實(shí)時(shí)、精確的分析能力，可以有效提升諧波檢測(cè)的速度和精度，將會(huì)進(jìn)一步提高有源濾波器的工作性能。

5 結(jié)論

本文介紹了有源電力濾波器的研究現(xiàn)狀，分析了一些結(jié)構(gòu)和算法的基本原理，比較了各自的優(yōu)缺點(diǎn)，并展望了該領(lǐng)域今后的發(fā)展方向。隨著APF技術(shù)的進(jìn)一步完善并應(yīng)用于實(shí)際中，它必將為提高我國(guó)的電能質(zhì)量、還電網(wǎng)一個(gè)潔凈的電氣環(huán)境、營(yíng)造“綠色電網(wǎng)"做出貢獻(xiàn)。