Matlab电网谐波抑制研究源滤波器的仿真模型(5)
4.1.2 被动型谐波抑制方案
被动型谐波抑制方案，即装设无源滤波器、有源滤波器或混合型滤波器，达到谐波抑制的目的。采用滤波器是谐波抑制的有效理论方法，也是电网中抑制谐波的主要实际措施[7]。本文将对这种抑制方案进行详细讨论。
4.2 无源滤波器
无源滤波器（PF: Passive Filter）也称为 滤波器，由电容器、电抗器和电阻器适当组合而成。一般采用与谐振源并联方式安装在设备的交流测。
4.2.1 LC 滤波器的基本结构和电网连接图
LC滤波器可分为单调谐滤波器、双单调谐滤波器、三阶高通谐滤波器和C型滤波器等，它们的电路结构如图3所示。
图3 无源滤波器的电路结构
LC滤波器利用电容、电感在某一谐波频率时发生谐振，呈低阻抗，与电网阻抗形成分流的关系，使大部分该频率的谐波流入滤波器，当 回路的谐振频率和某一谐波电流频率相同时，即可阻止该次谐波流入电网。同时能够补偿电网中的感性无功功率。
无源滤波器与电网连接方框图如图4所示。
图4 无源滤波器与电网连接方框图
4.2.2 无源滤波器的特点
由于投资少、效率高、结构简单及文护方便等优点，无源滤波器得到了广泛应用。但是由于滤波特性是由系统和滤波器的阻抗比所决定的，因而存在以下缺陷：
(1) 谐振频率依赖于元件参数，只能对主要谐波进行滤波，使抑制不完全，不能达到理想目标；
(2) 滤波特性依赖于电网参数，而电网参数随时改变，因而LC网络的设计较困难；
(3) 谐波电流增大时，滤波器负担随之加重，易造成滤波器过载。
由于无源滤波器存在以上其自身难以克服的缺点，无源滤波器难以满足飞速发展的电力电子技术的要求，因而人们将滤波研究方向逐步转向有源滤波器。
4.3 有源滤波器
有源滤波器（APF: Active power filter）是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置[8]。在现有技术基础上，而且，其明显优于无源滤波器等的特点，是用来进行电网谐波抑制的有效装置，是谐波抑制和无功补偿技术的发展方向。因此，本文重点阐述有源滤波器的工作原理、分类及特点。
4.3.1 有源滤波器的工作原理及分类
有源滤波器依靠产生与电网中谐波大小相等、方向相反的谐波注入谐波源，将谐波抵消掉，最后整体达到动态抑制谐波、补偿无功功率。工作原理如图5所示。
图5 有源滤波器工作原理
图5中，负载为谐波源，它产生谐波并消耗无功。有源滤波器系统由两部分组成，即指令运算电路和补偿发生电路（包括电流跟踪控制电路、驱动电路和主电路）。其中，指令运算电路检测出被补偿对象电流中的谐波等电流分量；补偿发生电路根据指令运算电路得出补偿电流的指令信号。
其工作原理可简述如下：当需要补偿负载产生谐波电流时，有源滤波器的指令运算电路检测出补偿对象负载电流 的谐波分量 ，由控制电路使主电路产生补偿电流 与 大小相等、相位相反，因而两者相抵消，最终使得电源电流 只含基波，不含谐波，进而使电源获得期望的基波电流。
可用公式（6）来说明：
（6）
其中， 是电源电流， 为补偿电流， 为负载电流， 为的 谐波分量。 为 的基波分量。
4.3.2 有源滤波器的分类