1.1 设计目的及意义

电网谐波污染是一个一直存在的问题，其历史可追溯到二十世纪初的德国静态整流器。自那以后，谐波问题开始进入人们的视野。而直到是二十世纪中期才有关于抑制谐波问题的文章涌现。而电网中最主要的谐波源是以电力电子设备为主的非线性负载。

随着各种非线性负载在电力系统中的广泛应用,其产生的谐波对电力系统造成的污染日益严重。谐波污染的危害巨大。它造成电能生产、传输和利用的效率低下,而且使电气设备过热,产生振动和噪声,加速其绝缘老化,使用寿命缩短,严重时将会造成用电设备故障或烧毁。因此,电力谐波治理已成为电力工业领域的关键问题。

目前，治理电网谐波污染的方法主要为主动治理和被动治理两种。主动谐波治理是从谐波源自身入手，对结构和功能进行改造，使其不再成为谐波污染源，达到主动治理的目的。被动治理方法包括以下几种方法：无源电力滤波器、有源电力滤波器、混合型电力滤波器。

其中，有源电力滤波器作为一种有效治理谐波与补偿无功的电力电子装置,以其所具备的日益广泛的应用前景和良好的经济效益,目前已经成为电能质量领域内的一个新的热点。

1.2 国内外研究现状

有源电力滤波器的基本思想最早是由英国布里斯托大学的 B. M. Bird 和 J. F. Marsh于 1969 年提出的。日本的 T. Machida 等人在 1971 年，第一次详细构建了有源电力滤波器如何滤除电网谐波的基本原理，但仅能用于实验研究。二十世纪 70 年代，美国的 L. Gyugyi 和 E. C. Strycula 等人提出了使用变流器作为其电路结构，进一步推进了有源电力滤波器的发展。进入二十世纪后期，随着脉宽调制技术与功率半导体技术的发展，以及三相瞬时无功功率理论的提出，强有力地推动了有源电力滤波器的研究和发展。在这之后，H. Akagi 与 F. Z. Peng、H. Fujita、T. Tanaka 等人进一步完善了有源电力滤波器拓扑结构与应用中所存在的问题，相应提出了各类型混合有源电力滤波器。

由于国外研究起步早，在实验室运行的有源电力滤波器逐渐推广到了工业应用。日本从二十世纪八十年代到九十年代年，共有上百多台有源电力滤波器投入工业现场，其容量从 50kVA 到 60MVA 不等。

国内对于有源电力滤波器的研究工作要晚与国外，相关论文直到二十世纪八十年代末才有出现，对有源电力滤波器的研究从九十年代开始才逐步展开。1991 年，国内第一台有源电力滤波器在北京某变电站成功投入运行。2001 年，国内第一台大容量有源电力滤波器在湖南娄底早元投入运行。随着我国电网谐波污染问题的日益突出，国内一些生产厂商也陆续推出相关产品，如：深圳盛弘、北京英博、上海追日、山大华天等。

与国外先进水平相比，我国在有源电力滤波器的研究和应用上仍存在着明显差距，例如：谐波补偿精度和适应性等方面。此外，在我国有源电力滤波器的实际工业应用仍然比较少，市场反应较为冷淡。一方面这主要是因为我国的电能质量标准仍为推荐性标准而非强制性标准所致；另一方面则是由于有源电力滤波器在实际工业应用中仍然存在的一些问题所致，例如：价格高昂、维护困难等。