20世纪70年代,有源滤波器的想法被首次提出。论文中论述了该如何优化交流电源电流的方法,基本的思路就是向交流电源中加入三次谐波电流,来消除电源电流中存在的谐波。这种方法象征着有源滤波器设计想法的诞生。1971年,H。Sasaki等人第一次完整定义了有源滤波器的概念。五年后,L。Gyugyi和E。C。Strycula首次尝试用脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation——PWM)来控制有源滤波器,从而达到解决谐波问题的目的,并在根本上阐释了有源滤波器是非常理想的谐波电流补偿器。到20世纪80年代,随着半导体器件的发展和PWM控制技术的实现,APF发展更加迅速。
有源滤波器的特点可以做如下总结:82676
(1)实现可控的补偿,可以补偿变化的谐波与无功功率,响应快;
(2)能抑制谐波和消除无功功率,并且可以连续改变无功功率的大小;
(3)无功功率在补偿时可以实时提供能量,谐波补偿时尽管需要储能元件,但容量相对来说也不大,减轻了负担;论文网
由于有源滤波器对电能质量的提高,这使得西方很多发达的工业国家非常重视它的研究。而当今世界上的主要APF生产公司有日本三菱电机,美国西屋电气和德国西门子。在初始阶段,APF的应用主要以单独使用居多,而混合型APF的结构与控制方法仍处在不断研究和发展中。近年来,国外除了在工业中投入使用APF,范围还逐步扩展到民用生活中。
国内虽然在有源电力滤波器的研究上起步较晚,但也逐步相当活跃,技术上也逐步成熟,相关的研究主要集中在并联型和混合型上。目前,APF在以下几个方面有所发展:
(1)多元化的检测方法。在基础的原理上,研发出更加优化的检测方法,不产生延时的同时能精确的检测出谐波和无功分量;
(2)数字化的控制方法。在电力电子技术发展的基础上,有源电力滤波器的控制也逐步向数字控制发展,提升控制的性能,减少计算的时间,追求良好的动态补偿效果。尝试用DSP来做算法,用FPGA做控制与保护,使得系统的控制更加精准。