諧波的產生:

諧波的產生主要源于電力系統中的非線性負載。當正弦波（基波）電壓施加到這些非線性負載上時，負載吸收的電流與其上施加的電壓波形不一致，導致電流發生畸變，進而產生諧波。具體來說，諧波是指對周期性非正弦交流量進行傅里葉級數分解所得到的大于基波頻率整數倍的各次分量。

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諧波的主要來源包括：

發電設備：雖然發電機的設計盡量使其產生的電壓波形接近正弦波，但由于發電機轉子的磁場不可能完全完美，因此會產生一定的諧波分量。特別是當發電機的端電壓或變壓器的電源側電壓超過額定電壓的10%以上時，由于電機的磁飽和，會使諧波分量明顯增加。

非線性用電設備：這是影響電網電壓波形質量的主要矛盾。非線性用電設備主要包括電弧加熱設備（如電弧爐、電焊機等）、交流整流的直流用電設備（如電力機車、電解、電鍍等）、交流整流再逆變用電設備（如變頻調速、變頻空調等）以及開關電源設備（如中頻爐、彩色電視機、電腦、電子整流器等）。這些設備在工作過程中會產生大量的諧波電流，涌入電網中導致電壓波形發生畸變。

有源濾波器（APF）

有源電力濾波器（Active Power Filter，簡稱APF）是一種用于動態抑制諧波、補償無功的新型電力電子裝置。它采用現代電力電子技術和基于高速DSP器件的數字信號處理技術制成，能夠對大小和頻率都變化的諧波以及變化的無功進行補償。

工作原理

APF主要由指令電流運算電路和補償電流發生電路兩個主要部分組成。指令電流運算電路實時監視線路中的電流，并將模擬電流信號轉換為數字信號，送入高速數字信號處理器（DSP）對信號進行處理。DSP將諧波與基波分離，并以脈寬調制（PWM）信號形式向補償電流發生電路送出驅動脈沖，驅動IGBT或IPM功率模塊，生成與電網諧波電流幅值相等、極性相反的補償電流注入電網，對諧波電流進行補償或抵消，從而主動消除電力諧波。

主要特點

動態跟蹤補償：APF能夠實時檢測并補償變化的諧波和無功電流，實現動態跟蹤補償。

治理效果好：APF可以同時濾除多次及高次諧波，不會引起諧振，治理效果優于傳統的LC濾波器。

智能化：具有自動檢測、抑制系統諧振、全功能監控等功能，提高了系統的可靠性和穩定性。

模塊化設計：易于擴展和維護，可以根據實際需求進行靈活配置。

應用場合

APF廣泛應用于對電能質量要求較高的場合，如通訊、半導體、石化、化纖、鋼鐵、汽車制造等行業。在這些行業中，大量使用的非線性負載會產生大量的諧波電流，對電網和用戶造成嚴重的危害。通過安裝APF，可以有效消除諧波污染，提高電能質量。

綜上所述，諧波的產生主要源于電力系統中的非線性負載，而有源濾波器作為一種先進的電力電子裝置，在動態抑制諧波、補償無功等方面具有顯著的優勢和廣泛的應用前景。

審核編輯 黃宇