隨著電力電子裝置在電力系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，電網(wǎng)中的諧波污染也日益嚴(yán)重。傳統(tǒng)的電力電子技術(shù)的應(yīng)用，特別是各種使用傳統(tǒng)相控整流技術(shù)的大容量非線性負(fù)荷在運(yùn)行過程中所產(chǎn)生的高諧波和低功率因數(shù)運(yùn)行狀態(tài)嚴(yán)重危害電力系統(tǒng)的安全和電網(wǎng)用戶的利益。

一方面，諧波使電能在生產(chǎn)、傳輸和利用的效率低，在電網(wǎng)中造成附加損耗，還有可能使電氣設(shè)備過熱，甚至引起電力系統(tǒng)局部并聯(lián)諧振或串聯(lián)諧振，使電容器等設(shè)備燒毀。另一方面，大多數(shù)電力電子裝置功率因數(shù)很低，給電網(wǎng)造成額外負(fù)擔(dān)，影響供電質(zhì)量。所以諧波抑制和提高功率因數(shù)受到越來越多人的關(guān)注。

為了減小諧波的影響，有效解決諧波的污染問題，提出了很多有源電力濾波器的方案。有源電力濾波器系統(tǒng)由兩大部分組成，即指令電流運(yùn)算電路和補(bǔ)償電流發(fā)生電路。其中，指令電流運(yùn)算電路的核心是檢測出補(bǔ)償對象電流中的諧波和無功等電流分量，是有源電力濾波器的關(guān)鍵部分。

長久以來，諧波檢測方法大多是基于傅里葉變換及其改進(jìn)算法，它可以精確定出平穩(wěn)波形中各次諧波的幅值和相位，但是不能給出時(shí)間局部信息，因此只適用于穩(wěn)態(tài)信號(hào)的分析處理。但是由于要補(bǔ)償?shù)碾妷?、電流信?hào)可能包含了大量的噪音和標(biāo)志系統(tǒng)運(yùn)行狀況的突變信號(hào)、各種穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)的諧波分量，需要對其進(jìn)行合理分析，那么傅里葉變換就存在一定的局限性。

從應(yīng)用角度上講，小波變換是一種新的時(shí)頻分析工具，由于它有良好的頻域帶通特性，又對突變的信號(hào)比較敏感，可以準(zhǔn)確確定發(fā)生突變的時(shí)刻，濾除干擾信號(hào)，但它無法準(zhǔn)確、方便的分辨出各次諧波，而且對于不同的小波基的選擇得到的結(jié)果亦不同，這是它的缺點(diǎn)。而本文就結(jié)合了小波變換和傅里葉變換兩者的優(yōu)點(diǎn)，用這種小波-傅里葉諧波檢測方法，能很好的適用于各類諧波信號(hào)，將它應(yīng)用于并聯(lián)型有源電力濾波器，并用MATLAB軟件進(jìn)行了建模與仿真。

圖1有源電力濾波器系統(tǒng)構(gòu)成

圖7 仿真結(jié)構(gòu)框圖

圖8 補(bǔ)償之前之后三相電流對比

有源電力濾波器的工作原理

圖1是有源電力濾波器系統(tǒng)構(gòu)成原理圖。有源電力濾波器（APF）由三部分組成：電流檢測電路，控制電路和補(bǔ)償電流發(fā)生電路（即主電路）。電流檢測電路的作用是檢測出需要補(bǔ)償?shù)姆蔷€性負(fù)載電流中的諧波和無功分量（根據(jù)不同的需要，有的只需要消除電網(wǎng)中的諧波電流，有的要同時(shí)補(bǔ)償無功電流），并產(chǎn)生相應(yīng)的參考指令電流。

然后控制電路根據(jù)檢測電路輸出的參考指令電流產(chǎn)生相應(yīng)的脈沖控制信號(hào)，控制補(bǔ)償電流發(fā)生電路產(chǎn)生幅值相等、相位相反的諧波分量，并注入到電網(wǎng)中，達(dá)到實(shí)時(shí)補(bǔ)償諧波、改善電網(wǎng)質(zhì)量的目的。這種濾波器能對頻率和幅值都變化的諧波進(jìn)行跟蹤補(bǔ)償，且補(bǔ)償特性不受電網(wǎng)阻抗的影響，因而受到廣泛的重視。

結(jié)論

基于傅里葉-小波的諧波檢測方法，既利用了小波變換能有效地提取突變信息的優(yōu)點(diǎn)，又結(jié)合了傅里葉變換的對穩(wěn)態(tài)信號(hào)強(qiáng)大的分析處理能力，有效的檢測分離了電力系統(tǒng)中的諧波分量，從而使并聯(lián)型有源電力濾波器能很好的發(fā)揮其作用，諧波電流總畸變率從補(bǔ)償前的24.54%，減少到2.24%，提高了電能的質(zhì)量。

（編自《電氣技術(shù)》，原文標(biāo)題為“基于傅里葉-小波檢測的并聯(lián)型有源電力濾波器”。）