基波相减的电力谐波有源滤波器

基波相减的电力谐波有源滤波器

作者：万留杰

来源：《数字技术与应用》2013年第10期

摘要：在详细分析了谐波合成原理的基础上，根据谐波合成可逆原理，提出了基于基波相减的谐波分离和消除方法。通过对实现电路的具体分析，给出了谐波分离的关键电路原理图，并详细说明了其工作原理。实测证明，所提出的滤波器简单有效，可作为一种新的全频谱谐波消除手段。

关键词：谐波 滤波器

中图分类号：TM933.1 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）10-0121-01 1 引言

理想中的交流电网的电压、电流都是正弦量。在交流电力系统中，由于大量非线性电气设备（例如电机，可控电子开关等）的存在，电网中的电压和电流实际不是理想的正弦量[1]。 传统上抑制谐波最为常用的方法是采用滤波装置[2]。这里详细介绍一下有源滤波器。 有源滤波的原理是由一个谐波发生器产生一个与自然谐波一模一样，但是相位相反的谐波而己。如果将电网中的谐波反相后再注入电网，同样可以消除电网中的谐波。

关键是如何将电网上的谐波出分离来。如果将畸变的波形减去其中的基波分量，那么剩下的就是所有的谐波。 2 谐波分离谐振滤波器

采用的有源滤波器如（图1）所示。

U1为工频电源，除基波外，还包含各次谐波。U2为正弦波电源，它的作用是为变压器提供标准的正弦波电压。B2为变压器，它的作用是把U1中的谐波分量分离出来，线圈B2-1的作用是把谐波提取出来，B2-2的作用是将提取的谐波电压反相。Z为隔离阻抗，为了顺利的将谐波从线路中提取出来并反相后重新注入这个电路，务必要在谐波的输入和输出端使用隔离阻抗。

因为电网中的非线性负载的存在，从而产生了谐波电压，U1是基波电压和谐波电压叠加之后的电压，如果令U1的基波电压比U2稍大或相等，则有谐波电流Ix从U1经过线圈B2-1流向U2。

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谐波电流Ix流过线圈B2-1，将使变压器B2的另外一个线圈B2-2中产生相位相反的谐波电压，反相之后的谐波电压与U2叠加后，构成了一个新的畸变了的电压，如果开关K闭合，则会产生反相的谐波电流，从而将自然谐波抵消。 3 实测波形频谱

（图2）为容量200VA、电压为220V的原理样机时的实测波形。A通道为谐波反相线圈B2-2的电压波形，B通道为谐波分离线圈B2-1的电压波形，由示波器波形可以看出，两条曲线完全相同，只是相位相反而已。 4 结语

为了利用有源滤波器的原理滤波，其中比较关键的是将电网电压中的谐波分量分离出来。据此，本文中提出了一种简单实用、成本低、覆盖频谱范围广的有源滤波器，用各种非线性负载进行实验，结果都达到了比较理想的滤波效果。 参考文献

[1]周丽霞，袁瑞铭，宋伟等.基于波形相识的谐波及无功电流检测[J].电测与仪表，2011，6（48）：6-8，22.

[2]王洪光.关于谐波处理的若干问题[J].电气应用，2009，28（11）：32-34，57.