直流有源电力滤波技术及其应用

图4串联斩波方式的直流有源电力滤波器

流的目的。这里，直流有源电力滤波器相当于电流控制电流源（CCCS）的逆变器。也可以检测整流器经平波电抗器后的输出电压，如图2所示，通过低通滤波器将纹波电压分离出来，用此信号控制直流有源电力滤波器的输出电流iah，使直流负载上的纹波电流分流，同样可以达到降低直流负载中纹波电流的目的。在这种情况下，虽然直流有源电力滤波器在理论上不能彻底消除负载端的纹波电流，但可以使其大幅度地衰减。这时，直流有源电力滤波器相当于电压控制电流源（VCCS）的逆变器。

从上面介绍的直流有源电力滤波器的工作原理可以看出，串联直流有源电力滤波器所抑制的是纹波电压，它通过全额负载电流。当负载电流较大时，直流有源电力滤波器必须采用多个器件并联运行，损耗也比较大，这是它的缺点。串联直流有源电力滤波器比较适合于对纹波电流要求低的电感量较小或纯阻性的直流负载。

并联直流有源电力滤波器通过使谐波源产生的谐波电流分流达到抑制直流负载纹波的目的，它承受全额负载电压。而在稳定/脉冲直流电源中，这个电压不会太高，器件完全能够承受。当纹波电流比较低时，用较小的纹波电流来控制直流有源电力滤波器比较困难，这时宜采用检测纹波电压来控制直流有源电力滤波器，使纹波电流分流[5]。并联直流有源电力滤波器比较适合于电感量较大直流负载。

3直流有源电力滤波器的典型拓扑及其应用

文献[1]采用变压器—电抗器式串联直流有源电力滤波器研制的高稳定度大功率脉冲电源，其输出的主要技术指标为：电压220V，电流0～6500A，电源长期稳定度达到100mA，输出纹波电流峰卜逯30mA，最大的电流变化率达到±20kA/s，最大的电压变化率达到±12kV/s。电源结构如图3所示。借助于直流有源电力滤波器，达到了既大幅度地衰减负载电流纹波，又能对负载电流、电压进行高速控制的目的。

文献[2]提出了一种适合于离子加速器磁铁负载的新型电源，如图4所示。该电源系统由工作于开关方式的电流纹波调节器（SMRR）和一相控整流器（PRS）组成。SMRR由许多IGBT并联而成，采用斩波电路原理，串在相控整流器的输出电路中作为直流有源电力滤波器使用。它滤除了PRS输出电压中的谐波，尤其是低次谐波和非特征谐波。该系统供给磁铁负载的电流纹波系数能够达到1×10－5，同时还具有系统响应快、成本低的特点。

文献[3]提出了直流有源电力滤波器与负载主电路并联联结的1kVA试验电源装置，如图5所示。该系统采用检测纹波电流的控制方法，直流有源电力滤波器不但用于消除负载电流纹波，而且还可用于补偿输出电流脉冲的跟踪误差。试验结果表明，该直流有源电力滤波器能够使负载纹波电流衰减到1/100。

文献[4]提出了利用共用的直流母线电源，在交流侧并联有源电力滤波器抑制交流侧的谐波电流，而在直流侧串联直流有源电力滤波器消除直流侧谐波电压的结构，如图6所示。采用直流有源电力滤波器可望在整流器中代替体积大、造价高的平波电抗器。

图5采用并联联结的直流有源电力滤波器

图6并联交流与串联直流有源电力滤波器