补偿电铁谐波及无功电流的有源滤波器的研究

0 引 言
电铁牵引负荷对电力系统的影响主要反映在功率因数、负序及高次谐波电流等方面。负序电流的问题已经基本解决，而谐波和无功补偿仍然是限制电铁发展的两大难题。
有源滤波器可用来对系统的谐波电流、无功电流进行综合补偿。本文根据电气化铁道的发展水平研究了用于补偿谐波及无功电流的有源滤波器。由有源滤波器的工作原理可知其由两大部分组成：谐波及无功电流检测电路及补偿电流发生电路。前者的作用是检测出负载电流中的谐波及无功电流分量；后者的作用是根据检测出来的电流分量产生相应的补偿电流。

1 基于鉴相原理的各电流分量检测方法
具有谐波及无功电流补偿作用的有源滤波器，其谐波及无功电流检测采用基于鉴相原理的检测方法，其原理如下：
设单相电网瞬时电压us为：

而电网瞬时非正弦电流is可以分解为：

其中：ip(t)为瞬时基波有功电流；iq(t)为瞬时基波无功电流；ih(t)为瞬时谐波电流。
将式(2)两端乘以sinωt得：

式(3)实际上是由直流分量和交流分量组成，当采用低通滤波器并选取恰当的截止频率，并将增益扩大一倍即得到基波有功电流的直流量Ipm，将之与sinωt相乘，就能得到瞬时基波有功电流ip(t)=Ipmsinωt。同理，将式(2)两端同乘以cosωt就能得到直流量Iqm的一半，再将之扩大一倍与cosωt相乘得到瞬时基波无功电流：iq(t)=Iqmcosωt。