随着大量非线性负荷在工业中的广泛应用，电能质量变得越来越重要。电能质量最常见的问题就是谐波污染。谐波通常是由应用于国内工业的非线性负载的使用造成的。

　　由于低成本和结构简单，无源滤波器是传统的用来抑制谐波电流和无功补偿的主要方式。然而，无缘电力滤波器有好多缺点，例如：型号太大，负载阻抗间的串并联谐振。有源滤波器(APF)比无源滤波器有明显的优点。他们能更有效的抑制谐波和提高电能质量。混合型有源电力滤波器，由于有效克服了开关器件容量和成本等方面的限制，能够很好地满足高压大功率系统谐波治理和无功补偿的要求，同时兼顾了无源滤波器和有源滤波器两者的长处，具有较高的性价比。

　　本文提出了一种串联谐振注入式混合型有源电力滤波器(SRIHAPF)的拓扑结构，如图1所示，该结构通过一组单调谐滤波支路代替注入式结构的滤波电容能够很好的抑制谐波电流和补偿无功功率，从而避免了电网谐波电压的放大现象。基于传统的混合型有源滤波器的拓扑结构，新型的拓扑结构在谐波电流源控制的APF两端并联了一个小电感谐振电路，该部分对谐波呈现低阻抗特性，有利于谐波电流的注入。由于新的拓扑结构中的无源滤波器的优化设计，APF不必承受基波电压。因此APF的功率等级得到了有效的降低。　　

图1 混合型有源滤波器系统拓扑结构图

　　一、注入式结构的电气模型及滤波原理

　　图1所示的串联谐振注入式混合型有源电力滤波器与传统的注入式结构相比[8]，具有更高的谐波电流注入能力，并且当电网谐波电压较高时仍能够安全稳定地工作。为便于理论分析，本文建立了注入式混合型有源电力滤波器的统一电气模型，并从串联谐振支路谐波分压的角度探讨了新型结构的优越性。

　　(一)注入式结构的电气模型

　　在注入式结构的混合型有源电力滤波器中：假设电源谐波电压为USh;电网阻抗为ZSh;将负载看成谐波电流源ILh;而有源部分被控制为一个理想的谐波电压源U1。则从带有注入式结构的混合型有源电力滤波器的谐波域单相电气模型可以知道，其中ISh、ILh、IPh、ICh、IRh和IGh分别为电网支路、负载支路、并联无源支路、有源支路、基波串联谐振电路和注入支路的电流，ZSh、ZPh、ZGh、ZRh分别为电网阻抗、无源部分阻抗、有源注入支路等效阻抗和基波串联谐振电路阻抗。

　　(二)基波谐振支路谐波分压的分析

　　基波谐振支路的谐波分压主要来源于两个方面，一方面是电网谐波电压在基波谐振支路的分压，另一个方面是由于注入支路调谐频率附近的谐波电压被严重放大，造成基波谐振支路谐波含量急剧增加

　　在基波频率处由于L1调谐在低频段和固定值，大量的基波无功功率流经电感L1而不通过APF。因此APF承受的基波电压得到了有效的降低，APF的电压等级也得到了很好的改善。

　　Z1<

　　谐波注入部分为谐振电路，由于电感的存在，提高了注入电容值，降低了基波谐振支路的谐波分压值，还可以有效避免电网低频谐波电压的放大现象，而且还不会产生谐波环流，大大降低了基波谐振支路的谐波分压。

　　二、仿真结果

　　为验证本文所提出的SRIHAPF结构的谐波处理及无功补偿的有效性，按照上述结构和原理，利用Matlab/Simulink进行仿真。对于在特定条件下的低功率因数和5次、7次、11次、13次谐波在10KV网络中，模拟仿真所使用的拓扑结构在图1中显示出来的。两组无源滤波器在250-350HZ内调整，仿真条件是在线电压Ush=10KV，50hz，5、7、11、13为主要的谐波电流。　　

(a)未投滤波装置的电网电流波形

(b)投入滤波装置后的电网电流波形

　　从上图中可以看出，SRIHAPF投入前，电网5次和7次谐波电流污染严重，并且电网无功不足。SRIHAPF投入运行后，电网谐波含量明显降低，电网谐波得到有效的治理。

　　三、结束语

　　本文提出了一种适用于中高压电力系统的新型并联混合型有源滤波器的拓扑结构，与传统的混合型有源滤波器相比，SRIHAPF的谐波注入能力具有更大的优越性，从而确保了系统在谐波含量较大时仍能安全稳定的运行。通过分析可知，SRIHAPF对电网等效阻抗与无缘支路间可能的谐振具有良好的抑制效果，仿真结果验证了该系统的可行性及本文分析的正确性。