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直流有源電力濾波器的工作原理

     交流濾波 ，是希望濾除工頻（基波）分量以外的所有諧波分量 ，保證電源的正弦性 。交流係統的電流畸變主要是由非線性負載引起的 。而直流濾波 ，是希望濾除負載中直流分量以外的所有紋（諧）波分量 ，這些紋（諧）波分量主要是由直流電源（一般是由交流電源整流獲得）中的紋波電壓分量在負載中引起的 。而通過傅裏葉分析可知 ，直流係統中的紋波分量也是由各次諧波分量構成的 。在這個意義上講 ，交流係統和直流係統中抑製諧波的目的是相同的 ：抑製不希望在電源或負載中出現的諧波分量 。 

    直流有源電力濾波器（DCAPF）與交流有源電力濾波器 ，也就是彩神一般所說的有源電力濾波器（APF） ，都是采用主動的而不是被動的方法或手段去吸收或消除諧（紋）波 。因而直流有源電力濾波器和交流有源電力濾波器的工作原理是相同或相近的 。但是 ，由於作用的對象不同 ，直流有源電力濾波器也有自己的特點 。 

    與交流有源電力濾波器相似 ，按照其與直流負載的聯結方式 ，直流有源電力濾波器也可分為串聯直流有源電力濾波器和並聯直流有源電力濾波器 。串聯直流有源電力濾波器的工作原理是 ：檢測整流器經平波電抗器（無源濾波器）後的輸出電壓 ，通過低通濾波器將紋波電壓分離出來 ，用此信號控製直流有源電力濾波器的輸出電壓 ，並使與的大小相等 ，相位相反 ，從而達到顯著減小直流負載中紋波電流的目的 ，在理論上完全可以使直流負載中不存在紋波電壓 。這裏 ，直流有源電力濾波器相當於電壓控製電壓源（VCVS）的逆變器 。嚴格地講 ，采用串聯直流有源電力濾波器時 ，可以不必串聯平波電抗器 。 

    並聯直流有源電力濾波器的工作原理是 ：檢測平波電抗器（無源濾波器）的輸出電流Id＋ih ，通過低通濾波器將紋波電流ih分離出來 ，用此信號控製直流有源電力濾波器的輸出電流iah ，使ih與iah的大小相等 ，相位相同 ，從而使直流負載上的紋波電流分流 ，達到減小直流負載中紋波電流的目的 。這裏 ，直流有源電力濾波器相當於電流控製電流源（CCCS）的逆變器 。也可以檢測整流器經平波電抗器後的輸出電壓 ，通過低通濾波器將紋波電壓分離出來 ，用此信號控製直流有源電力濾波器的輸出電流iah ，使直流負載上的紋波電流分流 ，同樣可以達到降低直流負載中紋波電流的目的 。在這種情況下 ，雖然直流有源電力濾波器在理論上不能徹底消除負載端的紋波電流 ，但可以使其大幅度地衰減 。這時 ，直流有源電力濾波器相當於電壓控製電流源（VCCS）的逆變器 。

    串聯直流有源電力濾波器所抑製的是紋波電壓 ，它通過全額負載電流 。當負載電流較大時 ，直流有源電力濾波器必須采用多個器件並聯運行 ，損耗也比較大 ，這是它的缺點。串聯直流有源電力濾波器比較適合於對紋波電流要求低的電感量較小或純阻性的直流負載 。 

    並聯直流有源電力濾波器通過使諧波源產生的諧波電流分流達到抑製直流負載紋波的目的 ，它承受全額負載電壓 。而在穩定/脈衝直流電源中 ，這個電壓不會太高 ，器件完全能夠承受 。當紋波電流比較低時 ，用較小的紋波電流來控製直流有源電力濾波器比較困難 ，這時宜采用檢測紋波電壓來控製直流有源電力濾波器 ，使紋波電流分流 。並聯直流有源電力濾波器比較適合於電感量較大直流負載 。