（昆明供电局寻甸供电有限公司云南昆明655200）
摘要：配电网中整流器、变频调速装置、工业电源以及各种以开关方式工作的电力电子装置不断增加，使电力系统的电压、电流发生畸变，对供电质量造成严重污染。同时还严重影响了用户和周围的通讯系统及敏感设备的正常工作。补偿电力系统的谐波，改善电能质量成为急需解决的技术问题。长期以来谐波问题只是在工业领域受到重视，而在小区配电网中很少受到关注。有调查结果表明，小区配电网谐波污染程度已经非常严重，且有逐年加剧的形势。因此，小区配电网的谐波治理势在必行。本文就有源电力滤波器APF在小区配电网中的应用展开了讨论。
关键词：有源电力滤波器；小区；配电网；应用
1有源电力滤波器的特点
（1）动态的补偿。当电网中存在谐波的时候，有源电力滤波器的应用，能让变化的无功功率和大小、频率都发生的谐波得到功率的补偿，并且能根据补偿对象的实时情况在极短的时间内完成补偿。（2）不会对系统阻抗产生影响。从实际情况来看，高阻抗电流源是有源滤波装置的本质，所以系统阻抗不会因为它的接入而受到影响。所以对于有源滤波装置而言，其能够实现规模化和系列化的生产。（3）有源滤波装置不会因为电网结构的变化而受到较大影响，不会与电网阻抗作用而产生谐波，并且还能有效抑制谐振的出现。（4）能在没有储能元件的情况下完成对无功功率的补偿，并且在对谐波进行补偿的时候也不需要大的储能元件。（5）当电网运行过程中线路上的谐波电流急剧上升时，有源滤波器不会出现过载的现象，其正常功能将不会受到影响，所以不必将其与系统断开。（6）有源滤波装置能够有选择性地进行输出，其中可以在不输出基波无功功率的情况下完成对高次谐波电流的功率补偿输出。
2小区配电网中谐波问题
2.1谐波产生的原因
正弦电压作用在非线性负载上产生的电流不是标准正弦电流，而是发生了畸变。根据傅里叶级数理论，可以将负载电流进行傅里叶积分，分解出以基波频率为基础的各次谐波，即电流中除了基波（50Hz）的电流以外，还有2次（100Hz）、3次（150Hz）…各次谐波电流。家庭中使用的电器设备多数都是非线性负载，所以在使用过程中都会产生谐波。
2.2小区配电网谐波的特点
目前小区配电网谐波具有以下特点：小区配电网中谐波电流以3次、5次、7次为主；小区配电网中非线性负荷具有基波功率因数高，含谐波功率因数低的特点；小区配电网中非线性负荷单个负荷容量小，但同时集中使用的概率大，因此负荷总量大，谐波电流叠加效应使其每日波动较大；受居民生活规律影响，通常是晚上处于用电高峰，谐波含量最高，白天处于用电低谷，谐波含量最低；受地域气候的影响和人们生活水平的影响，具有明显的区域性特点；小区配电网中，负载配置不平衡导致运行时三相不平衡，零线电流过大，造成供电隐患。
2.3小区配电网谐波的危害
导致输电和用电效率下降。部分原件受到谐波的影响会有附加损耗的产生，这样就导致用电和输电的效率不断下降；干扰和误动。由于谐波的影响，自动控制装置和继电保护装置等会在运行的过程中受到干扰，有时甚至会出现误动的情况，严重影响电网的正常运行，影响小区居民的安装使用；影响电气设备的安全。在电网运行的过程中，当局部存在并联谐振或串联谐振的时候，谐波的性能会受到影响，其中最明显的是谐波电流被严重放大，导致电网中的电气设备不能安全运行，情况严重的时候还会诱发安全事故；导致电气测量的计量误差。在存在谐波的情况下，电器测量仪表会因为谐波的存在而不能正常工作，导致计量数据存在误差，从而给相关的用电户造成经济损失。
3有源电力滤波器的实际应用
3.1有源电力滤波器的基本工作原理
有源电力滤波器系统由两大部分组成，即指令电流运算电路和补偿电流发生电路（由电流跟踪控制电路、驱动电路和主电路三部分构成）。其中，指令电流运算电路的核心是检测出补偿对象电流中的谐波和无功等电流分量，所以也称为谐波和无功电流检测电路。补偿电流发生电路的作用是根据指令电流运算电路得出的补偿电流的指令信号，产生实际的补偿电流。有源电力滤波器的基本工作原理是，检测补偿对象的电流和电压，经过指令电流运算电路计算得出补偿电流的指令信号，经过补偿电流发生电路得出补偿电流，补偿电流与负载电流中的谐波及无功电流进行抵消，最终得到期望的正弦电网电流。假设负载电流的形式为：
il=ilf+ilh（1）
（1）式中ilf为负载基波有功电流，ilh为负载基波无功电流和谐波电流。如果要补偿负载的谐波和无功电流，只需要通过指令电流运算电路得出谐波和无功电流，将其反极性后作为补偿电流信号的参考值，再通过补偿电流发生电路产生相应的补偿电流与负载产生的谐波和无功电流相抵消。最终使电源电流只含负载基波有功电流，如下列（2）、（3）式所示。
ic=-ilh（2）
is=il+ic=ilf（3）
3.2有源电力滤波器的控制
（1）谐波检测方法。近些年来关于谐波检测这一问题出现了大量的研究文章，这些文章中所述的方法主要分为两种：时域法和频域法。主要有：模拟带通滤波法、小波变换、瞬时无功功率理论、神经网络等等。相比于其它方法，瞬时无功功率理论检测方法能够更有效的协调好谐波电流检测的实时性和检测精度之间的矛盾，是目前应用最为广泛的方法。（2）补偿电流的控制方法。产生补偿电流的控制方法有三种：三角载波线性控制、滞环比较控制和无差拍控制。三角波调制法优点是动态响应好，线路简单；缺点是输出波形中含有与三角波相同频率的高频畸变分量，开关损耗大，一般用于中小功率逆变器中。滞环比较控制法，它兼有响应快速，且开关频率不太高和控制简单的特点，被广泛应用。与前两种方法相比，无差拍控制法优点是能快速响应电流的突变；缺点是计算量大，且对系统依赖性较大，但随着DSP出现及应用，该方法将在APF中会有很好的应用前景。
3.3有源电力滤波器APF的优点及使用成效
（1）有源电力滤波器APF的优点。可以滤除2—50次谐波；能够消除三相不平衡；响应速度快；可以同时实现滤波和无功补偿；具备完善的自我保护功能；损耗低、噪音小。（2）有源电力滤波器APF的使用成效。谐波得到有效消除，提高供电电能质量；减少谐波对配电变压器的损害，延长其使用寿命；减少3、5、7次谐波流入上级电网，避免造成谐波污染的进一步危害；减少谐波造成的停电事故，保障安全、优质、稳定供电；减少谐波对配电设备的损害，降低维护工作量和维护检修费用；有效延长居民用电设备的寿命，减少居民的经济损失；谐波无功功率得到补偿，同时保障基波无功功率补偿，提高供电能力。
4结束语
综上所述，本文阐述了小区配电网中谐波的特点、产生的原因及危害，分析有源电力滤波器的特点及工作原理，结合APF在实际应用中所取得的效果，我们相信，采用有源电力滤波器APF解决小区配电网谐波污染是行之有效的办法。有源电力滤波器APF在小区配电网中使用，必将改善供电质量，满足居民对供电质量的高标准要求。
参考文献：
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