
为了能在线实时检测和补偿谐波,日本学者赤木泰文等人提出了瞬时无功功率理论[1]。该理论突破了传统的以平均值为基础的功率定义,系统地定义了瞬时无功功率、瞬时有功功率等瞬时功率量。以该理论为基础,可以得出用于有源电力滤波器的谐波和无功电流的实时检测方法,对于谐波和无功补偿装置的研究和开发起了极大的推动作用。但这一理论也存在一些缺点,一些量的物理概念比较模糊,在解决一些传统概念和问题时遇到困难。所以如何建立更为完善的功率定义和理论为大家所接受,还需做出更多努力[5]。
三相电路瞬时无功功率理论已经成功地应用到三相三线制系统并取得了良好的补偿效果,在国外有源电力滤波器已被广泛使用[4]。有源电力滤波器的应用领域已从原先的三相三线制系统逐步扩展到其它类型的电路如单相电路、三相四线制电路以及直流输电等更为广泛的领域。
2.2进一步降低装置容量
有源电力滤波器容量与其它三相交流电力设备的容量定义相同。有源电力滤波器中最基本的是并联型,其容量取决于与装置连接的交流回路电压有效值与补偿电流有效值的乘积。并联型有源电力滤波器与谐波源负载所接的交流电压相同,因此装置的容量主要由补偿电流决定,而补偿电流的大小和装置的补偿目的有关,即有源电力滤波器仅仅是只补偿谐波还是要同时补偿谐波和无功。只补偿谐波时,有源电力滤波器的补偿电流与负载电流的谐波分量大小相等而方向相反,两者的有效值是一样的,这种情况下,装置的容量取决于负载电流中谐波的大小。如果要求有源电力滤波器同时补偿谐波和无功,则装置容量由补偿对象中谐波组成及要求补偿无功的程度共同决定。
由于有源电力滤波器的价格要远远高于无源滤波器,为降低补偿装置的投资,主要办法就是降低有源电力滤波器的容量。目前的主要思路是将有源电力滤波器和无源滤波器混合使用,用无源滤波器滤除谐波源中主要的谐波电流,用有源电力滤波器来提高总体的补偿效果,这就是混合型有源电力滤波器。还有学者提出其他方法,如注入回路方式等等,其主要目的也是降低有源滤波器的容量,但尚未进入实用阶段[4]。
2.3控制系统的简化
有源电力滤波器为了能及时产生补偿电流以抵消谐波源负载的谐波电流,要求其控制电路必须实时检测、计算补偿对象的谐波电流。目前完成这部分工作的主要是基于瞬时无功功率理论的各种检测计算电路。实现时多为模拟电路,其线路较为繁琐、结构较为复杂。许多学者一直在寻找比较简单的方法来完成这部分工作。另外,随着高速数据处理芯片DSP接口功能的日趋完善,采用数字化方法来实现这部分工作的研究也在积极地进行。