1谐波问题
国际公认的谐波定义：“谐波是一个周期电气量的正弦波分量，其频率为基波频率的整数倍”。由于谐波频率是基波频率的整数倍，因此，也常常被称为高次谐波。
1）电力系统谐波的产生原因。电力系统中的谐波主要是由各种变流设备和其他非线性负载产生的。当正弦基波电压（电源阻抗为0）施加于非线性负载时，负载吸收的电流与施加的电压波形不同，畸变电流影响电流回路中的配电设施。在实际存在系统电源阻抗时，畸变电流将在阻抗上产生电压降，因而产生畸变电压，畸变电压将对所有的负载产生影响。
2）电力系统谐波会的危害。高次谐波会对公用电网造成污染，也能使其他用电设备的应用环境恶化，并引发一系列的故障和事故。
2有源电力滤波器技术的提出
目前消除谐波主要有主动型和被动型2种途径。主动型是指从装置本身出发，设计不产生谐波的设备；被动型则是指外加电力滤波器，比如在电力系统中加上LC滤波器，或在装置的电源侧加装有源滤波装置等。被动型谐波抑制中安装的电力滤波器又分为无源滤波器和有源滤波器。
211无源电力滤波器无源电力滤波器（ PPF）由1组针对特定频率的LC单调谐滤波器组成，既可以补偿谐波，又可以补偿无功功率。它具有成本低、结构简单、技术成熟等优点，但存在很多难以克服的缺陷。
212有源电力滤波器与无源电力滤波器相比，有源电力滤波器具有以下优点。
1）对功率器件工作频率以内的各次谐波都有较好的滤波效果。
2）当系统阻抗和频率变化时，滤波特性不受影响。
3）不会与电网发生串/并联谐振现象，且能有效地抑制系统与无源滤波器之间的谐振。
4）不存在过载现象，当负载谐波电流较大时，仍能继续运行。
213有源电力滤波器的基本原理有源电力滤波器（APF）根据与补偿对象连接方式的不同，可分为并联型和串联型2种，实际应用中多为并联型。下面以并联型有源滤波器为例，介绍其工作原理。图中，Vs代表交流电源，负载为谐波源，它产生谐波并消耗无功。有源电力滤波器系统由2部分组成，即指令电流运算电路和补偿电流发生电路（包括电流跟踪控制电路、驱动电路和主电路3部分） .其中，指令电流运算电路的核心是检测被补偿对象电流中的谐波和无功等电流分量；补偿电流发生电路的作用是根据指令电流运算电路得出的补偿电流指令信号，产生实际的补偿电流。主电路均采用PWM变流器。
如果要求有源电力滤波器在补偿谐波的同时，也补偿无功功率，则在补偿电流的指令信号中增加与负载电流的基波无功分量反极性的成分即可。这样，补偿电流与负载电流中的谐波及无功成分相互抵消，电源电流等于负载电流的基波有功分量。
有源电力滤波器的工作性能在很大程度上取决于对谐波、无功和负载电流的实时准确检测。谐波电流检测技术也就是指对补偿电流的检测技术。补偿电流的检测是为了给出补偿电流发生电路所需的输出给定信号，以使APF产生相应的补偿电流。目前，国内外学者已经提出了大量的谐波电流检测方法，而基于瞬时无功功率理论的谐波电流检测法是目前APF中应用最广泛的一种检测方法。其优点是能快速跟踪补偿电流，进行适时补偿，系统频率特性不变，既使高次谐波增加，系统也不会过载，且不受电网参数和负载变化的影响；缺点是成本高，系统损耗大。
3仿真分析
一般采用低通滤波器实现谐波电流的检测，而低通滤波器的截止频率、阶数等参数的选择会对检测精度和监测方法的动态响应速度产生较大的影响。这里利用MATLAB6. 5仿真软件，详细分析了低通滤波器的参数选择对谐波检测效果的影响。
311仿真电路模型
模型以基于d q变换的谐波检测方法构建。系统参数为：三相50 Hz工频交流电源，相电压有效值220 V ，电源和线路的等效阻抗为（0. 6 + j 0. 38）Ω；负载为1个六脉动整流桥，实际上就是谐波源。未进行补偿之前电源电压和电流波形所示。由图可见，非线性负载的存在使电流波形发生了严重的畸变，同时电源电压波形也出现了一定程度的畸变。
312仿真过程
仿真模型中设置了SimPowerSystem软件包中的Powergui模块，利用其中的FFT Analysis功能，可以获得补偿前电源电流、电压，检测到的谐波电流，补偿后的电源电流的波形和峰值以及电流总谐波畸变率THD i。在所建的仿真模型中，补偿前电源电流中各次谐波分量含有率的具体数值以及电流总谐波畸变率THD i在表中列出。选取不同类型、阶数和截止频率的低通滤波器经仿真实验，补偿后的电源电流中的谐波分量含有率与电流总谐波畸变率数值分别在表中列出。
313动态过程仿真结果
为了比较低通滤波器的动态响应特性，在仿真模型中增加了和原负载相同的1个六脉动整流桥，通过3 - phase breaker模块控制其在t = 0 . 08 s后加入电路，引起1个暂态谐波冲击，来仿真比较所考虑的3种低通滤波器的动态响应速度。此时，未进行补偿之前电源电压和谐波频谱所示。
由图可见，新的非线性负载的加入使得电源电流波形在t = 0. 08 s后发生了突变，在经过短时的暂态过程后趋于稳定，幅值随着负载增加而增大了，电源电压波形也出现了短时的突变，同时电源（电力逆变电源的应用实例）电压和电流总畸变率也随着新的谐波源的出现而增大了。仿真过程中，首先对2阶Butterworth低通滤波器不同截止频率时进行比较，再选取截止频率为30 Hz的2阶不同类型低通滤波器进行了比较，仿真结果所示。
4结论
411仿真结果分析
可见：①阶数和截止频率相同，Chebey2 shevⅠ型低通滤波器检测精度最好，Butterworth型次之，ChebeyshevⅡ型最差。②阶数相同，截止频率选f c = 30 Hz时，低通滤波器检测精度最高。③截止频率相同时，3阶低通滤波器检测精度高于2阶，阶数过低或过高，检测精度都有明显的下降。
由动态仿真实验所得：①截止频率f c = 30 Hz或40 Hz时，动态响应过程只需约1个周期的时间。②阶数和截止频率相同时，Butterworth型低通滤波器动态响应过程最快，ChebeyshevⅠ型次之，ChebeyshevⅡ型最差。
412低通滤波器的选择
1）低通滤波器种类的选择。常用的低通滤波器有Butterworth、ChebeyshevⅠ、ChebeyshevⅡ和Elliptic等几种型式。当截止频率选择不太高时，Butterworth低通滤波器的频率特性在零点处最好，根据前面分析可知，其检测精度已经能满足要求。综合考虑，采用But2 terworth低通滤波器比较合适。
2）截止频率的选择。从提高检测精度出发，希望低通滤波器的截止频率越低越好，但截止频率过低，会导致动态响应变慢。采用数字滤波器实现时，截止频率过低会使滤波器参数相差倍数过大，从而使计算机运算时的截断误差增大，反而影响了精度。由仿真结果可知，截止频率选择30 Hz ，检测精度最高。
5结束语
理论分析和试验表明，采用定量计算为基础的改进9区图控制方法，提高了控制精度。控制器的硬件采用先进的计算机和通讯技术，各部分间以通讯方式建立联系，简化了控制器的硬件设计，提高了系统的可靠性，降低了设备成本，符合电力系统自动化对控制装置的要求。结合控制软件设计，能够自动识别系统各种运行方式和各种调节设备的状态，解决电容器循环投切等现场实际问题，使小型的电压、无功控制装置在系统中大量应用成为可能。
