4．2．2 有源滤波器（AF）的滤波原理
对于畸变了的工频正弦波，有源AF的滤波思路是将畸变部分整形（或整容），在正弦波的基本上，将凸出的部分削掉，将凹进去的部分填补；在数学表达上是将畸变波形分解成正弦分量和畸变分量，利用GTO、IGBT＋PWN控制技术，逆变产生一个与畸变分量大小相等，方向相反的补偿分量将其抵消，从而只剩下标准的正弦波分量。现用与正弦波相差甚远的方波为例，说明有源AF的滤波原理及与无源PF的滤波原理的根本区别，可用逻辑分析图对有源AF滤波原理的进行分析论证，并希望从中再探索一些有源滤波原理的新概念、新思路。因为整形、分解、倒相、移位，再合成的这些逻辑功能是可以通过电力电子线路来实现的，现对此进行逻辑分析。
从数学表达式来分析有源AF的滤波原理：方波负荷电流（畸变）：Isqu经过整形、分解、倒相、5上移“＋1”，得畸变分量：Idis→经AF产生一个逆变分量IAF＝－Idis，再合成：畸变负荷Isqu＋Iaf＝Isin。
证明：方波经整形、分解成：Isqu＝Isin＋Idis－Idis＝Isin，标准工频正弦波，再经倒相、上移、倒相由AF逆变器IAF＝－Adis，再经过合成在共用母线上合成：Isqu＋IAF＝Isin＋Idis－Idis＝Isin。
启示：从上面方波、整形、分解、倒相、上移、倒相、合成的过程中，还可精炼一些步骤。从分解将整形后的方波、分解、剥离后，可直接将分离出的畸变分量Idis（1＋2＋3曲线），下移“－1”就直接得到倒相AF逆变产生的滤波电流IAF＝－Idis。
证明：从逻辑数学原理，从倒相、上移“＋1”，再倒相等于不倒相，直接下移“－1”即可。
新思路：可否利用电力电子逻辑电路实现整形、分解后再直接下移“－1”得到倒相Iaf？不防一试！
从上述有源AF的滤波原理逻辑分析可以归纳出二个联立方程：
牵引供电臂上畸变负荷电流（方波）：Isqu＝Isin＋Idis（14）牵引供电臂上无源AF逆变电流：Iaf＝－Idis（15）
显然，只要简单地进行数学处理：（14）＋（15）式得
Isqu＋IAF＝Isin＋Idis－Idis＝Isin（16）
即可达到滤波目的，抵消掉畸变负荷电流Isqu中的畸变分量Idis，而得到标准正弦波，而且并不存在从27．5kV供电臂到110 kV电力系统的分流问题，也不存在无源PF设备的LC支路与110 kV电力系统谐波放大甚至谐振的威胁问题，还具有可节省大量L、C、R等有效材料，占地面积少等优点，但是有源AF滤波原理的核心所在是首先要将畸变负荷电流进行分解，得到畸变分量Idis，并“立即”（强调立即）跟踪逆变产生一个－Idis＝IAF，然后与原畸变负荷电源Isqu相加得到标准正弦波，但问题正在这里，“立即跟踪”并立即逆变出Idis的“立即”是很难做到的，而供电臂上负荷畸变电流是随时随地的变化着，有时还是十分快速的变化，这就是要求极快的采样、检测、控制技术及大功率电力电子开关，GTO或IGBT，前者提高滤波效果，后者增加滤波容量，而恰恰就是在这两方面，有源AF的相关技术还不很成熟，高电压，大容量还做不上去，这就限制了有源AF的发展，有待进一步完善，提高。此外，在逻辑分析的分解过程中，也提出了一些有挑战性的问题，值得大家去思考去探索。[FS:PAGE]
