随着电力电子技术的飞速发展，大量的非线性用电设备应用于工业生产，使电网中的谐波污染状况日益严重，需要对其进行治理。目前，有源电力
滤波器（APF）的研究和使用越来越广泛， APF通过检测出电网中电流的畸变部分，然后采取某种控制方式控制功率电路产生相应的补偿电流分量，并注入到电网中，以达到消除谐波和补偿无功的目的。 APF的控制方式对补偿效果影响较大，一直都是研究的重点。
单周控制（OCC）是一种非线性控制方法，通过控制开关占空比，使每个周期内使开关变量的平均值与控制参考值相等或成一定比例，从而消除稳态和瞬态误差。相对于传统的PWM控制，将该控制方式运用于单相有源电力滤波器，不需要检测谐波和无功电流分。在此基础上对基于单周控制的单相APF进行了改进，引入了双环控制方式，消除了电流的直流分量问题，提高了稳定性能。
则提出了单周控制单相APF的单极性模式，不仅消除了直流分量，还降低了主电路的开关损耗。但是，基于单周控制的APF的控制目标是使电源电流跟踪电源电压的变化，所以只能同时补偿谐波和无功分量，这对APF的容量要求较高，实际工业应用中， APF主要用于补偿谐波，其次才是同时补偿无功功率和谐波，只补偿无功的情况相对较少，且该控制方式的前提是假设电网电压平衡无畸变，如果电网电压存在畸变，跟踪电压变化的电流也会受影响，所以将单周控制直接用于APF存在一定的局限性。
笔者采用基于瞬时无功功率理论的方法检测负载电流的谐波和无功分量，用单周控制作为APF的电流跟踪控制方式，在电网电压存在一定畸变的情况下，单独补偿谐波电流或同时补偿谐波和无功电流，并对此进行了分析和仿真。
1有源电力滤波器的主电路如所示，并联型单相APF的主电路采用一个桥式逆变器，需要对4个开关的导通和关断进行实时控制，从而达到补偿的目的。每个桥臂上的2个开关的状态互补。
2基于瞬时无功功率理论的谐波检测法基于瞬时无功功率理论的谐波检测法是应用最广的谐波检测方法之一。瞬时无功功率理论于80年代提出，它突破了传统的以平均值为基础的功率定义，系统的定义了瞬时无功功率、瞬时有功功率等瞬时功率量。基于该理论的检测法不仅可用于三相电路，也可用于单相电路的谐波和无功检测。
LPF为低通滤波器， PLL为锁相环，该方法中，需要用到负载电流i L和与a相电网电压同相位的正弦和余弦信号，所以电源电压的畸变不影响检测结果。 K = 2 3， C 32的定义为C 32 = 1 - 1 2 - 1 2 0 3 2 - 3 2。
构造三相电流时，可令i a = i L，将i a延时120！得i b，延时240！得i c。经过一系列计算得到基波电流有功分量i fp和无功分量i fq，两者之和为基波电流i f。最后，谐波电流由一个简单的减法运算得到。该论文中，可将基波电流作为参考电流，所以最后一步可以舍去。单相电路的参考电流检测框如下：参考电流检测框图当APF用于同时补偿谐波和无功电流时，不需要计算基波无功电流i fq，参考电流取基波有功分量i fp。
3单周控制方法的实现先考虑单相有源电力滤波器只补偿谐波的情况。由于电源电流由负载电流和APF的补偿电流组成，故有i s = i L + i c，（ 1）而负载电流又可分为负载电流的基频分量和谐波分量i L = i Lf + i L h，（ 2）将式（ 2）代入式（ 1）有i s = i Lf + i Lh + i c。
（3）有源电力滤波器的作用就是补偿负载电流的谐波分量，使得电源电流中只含基波，不含谐波。因此，可以把控制目标设定为电源电流跟踪负载电流的基波分量，如式（ 4）i s = i L f，（ 4）即i L f - i s = 0.
（5）将式（5）中的差值放大后作为OCC的比较器参考值，有v ref = h（ i L f - i s），（ 6）设定OCC的控制方程1 T sd T S 0 i c dt = d i c = v ref = h（ i Lf - i c） ，（ 7）式（ 7）中， T s是开关周期，也是积分器的时间常数， d为开关占空比。可以看出： h值越大，电源电流值越接近参考值，也就实现了控制目标。
容易得到同时补偿谐波和无功电流时的控制方程1 T sd T S 0 i c dt = d i c = v ref = h（i Lfp - i s）。
（8）控制电路可以根据控制方程得到，为控制器的结构图，包括一个可复位积分器，一个RS触发器，一个比较器，为了保证复位积分器能保持常频积分，还使用了2个绝对值电路和另外一些逻辑、线性元件，CLK为时钟信号。输出信号Q 1、Q 2、Q 3、Q 4通过触发电路控制主电路相对应的开关S 1、S 2、S 3、S 4。
当PI调节器的输出v ref为负时，信号Q 1、Q 2、Q 3、Q 4的状态由触发器输出端Q决定。在每一时钟周期的开始，时钟脉冲到，积分器开始对补偿电流i c从零开始积分，当积分结果|v in t |等于|v ref |时，比较器的输出翻转， Q产生复位信号，积分器复位，等到下一周期时钟脉冲到时，又重复上一周期的动作。当v ref为正时，说明此时电源电流小于参考电流，信号Q 1、Q 4则保持为0 ， Q 2、Q 3则保持为1 .
控制器仿真波形反映了控制器的工作过程。可以看出OCC通过控制开关占空比，在每个周期内使逆变器开关变量的平均值与控制参考信号相等，瞬态响应，前一周期的误差不会带到下一周期。APF用于全补偿时，控制器的结构基本不变，把输入端基波电流信号i lf换成基波有功分量信号i lp即可。
4仿真研究为了验证理论分析，用PSIM仿真软件建立有源电力滤波器电路模型：输入电压的幅值为200 V，且存在一定畸变（含幅值为10 V的3次谐波），负载为单相二极管整流桥（电感滤波， R = 10 ， L = 10 mH ），负载交流侧接一个2 mH的电感，开关频率为15 kH z.
可知，补偿前电源电压存在一定畸变，负载电流畸变严重，且电流相位落后电压。补偿后电压波形没有变化，电流波形有了很大改善，近似为正弦波，畸变较小，相位仍落后于电源电压。负载不变，同时补偿谐波和无功电流，从的波形可知，补偿后电源电流近似正弦波，畸变较小，且与电源电压同相位。
5总结笔者针对目前单周控制单相有源电力滤波器的缺点，提出把基于瞬时无功理论的谐波检测方法与单周控制方法相结合，把单周控制作为电流跟踪控制，并推出控制方程，进行了建模和仿真。虽然电路相对变复杂，但该方法在电网电压存在一定畸变的情况下可以对电网的谐波和无功电流进行灵活补偿，且补偿效果良好，具有一定的实用价值。
