近年来，谐波污染是电能质量中较为突出的问题，对其进行有效治理对电力系统和电力用户具有重要意义。对于高电压、大容量谐波源，目前国内外主要采用lc无源滤波器(passive filter，pf)进行补偿，尽管它具有初期投资小、结构简单等优点，但其滤波性能对系统阻抗、频率等参数变化要求极其敏感，难以达到预期的滤波效果。有源电力滤波器(active power filter，apf)虽然能克服pf存在的缺陷，但其安装容量则受开关器件水平的限制。将pf和apf相结合组成的混合型有源电力滤波器(hy-brid active power filter，hapf)则可以弥补两者的不足，降低谐波补偿系统的初期投资，提高性价比，并实现了apf实用化及抑制谐波的目的。

　　hapf常见结构有3种：并联型apf与pf并联、apf与并联的pf串联、串联型apf与pf并联。在并联型apf与pf并联的结构中，apf补偿pf作用后残余的谐波电流，由于pf可滤除大部分谐波，因此所需的apf容量较小。但是电源与apf及apf与pf之间存在着谐波通道，特别是apf与pf之间的谐波通道很可能使apf的谐波电流流入pf及电网中其他节点连接的滤波电容中。由于大型供配电站通常希望在滤除谐波的同时进行无功功率补偿。采用并联型apf与pf串联的结构在变压器的耦合作用下，使基波无功电流流过apf。这样就增大了apf的容量，同时也必然增大实现变流器的技术难度和成本，从而限制了apf在大型变电站的应用。在串联型apf与pf并联的结构中，谐波基本由pf补偿，apf可视为一个可变阻抗，对基波的阻抗为0。对谐波呈现高阻抗，阻止谐波电流流入电网，同时还能抑制电网与pf可能产生的谐振，改善了pf的滤波特性，但其结构不易安装。

　　本文在文献[11]的基础上提出一种hapf的拓扑结构，即将apf与基波串联谐振支路并联再与pf串联的方法。在该结构中pf承担了大部分抑制谐波和无功补偿的任务，apf只承受很小的基波电压和谐波电流，因此能显著降低apf的容量，使apf可应用于大功率场合。

2 并联混合型有源电力滤波器结构

　　并联混合型有源电力滤波器的电路结构如图1所示。在该结构中，apf先与基波串联谐振支路l1-c1并联再与3次谐振支路l3-c3和5次谐振支路l5-c5串联后并入系统支路，抑制非线性整流负载产生的主要谐波分量(3次、5次谐波电流)流入电源侧。ls为系统等效感抗，us为系统电压，la为平波电抗，l和r分别为整流电路电感和电阻。

　　由于整流负载为感性，可将整个负载等效为一个电流源，将apf等效成一个电流控制的电流源．控制电流为负载谐波电流ilh，iapf为apf补偿电流，k为控制系数，控制函数为：

　　根据叠加原理，将图1等效分解为电网基波电压usf和负载基波电流ilf作用下的等效电路以及系统谐波电压ush作用下的等效电路和负载谐波电流ilh作用下的等效电路，lf和cf分别为3次、5次谐振支路并联等效电感和电容；ish和isf分别为系统谐波电流和系统基波电流。

　　当只有电网基波电压ush和负载基波电流ilf作用时，等效电路如图3所示。当iapf=kilh=0时，apf支路相当于断路，基波谐振支路在基波下发生谐振，相当于短路，pf起无功补偿的作用。

　　在系统谐波电压单独作用下，此时，iapf=kilh=0，ish=ush／(zs+zf+z1)，zs为系统阻抗，zf为pf的阻抗，z1为基波谐振电路阻抗。可见基波谐振支路具有抑制系统谐波电压产生谐波电流的作用。

　　只有负载谐波电流作用时，首先分析纯无源滤器的工作情况，等效电路如图5所示，系统谐波电流为

　　由式(2)可知，如果电源阻抗很小(|zs|≈0)或pf没有调谐到负载所产生的谐波频率(|zf|>>|zs|)，就达不到所要求的滤波特性。尤其是，当zs与zf在特定频率处发生并联谐振((|zf+zs|≈0)，将出现谐波放大现象，流入电源的谐波电流比负载中的谐波电流还要大。

可知：

　　由式(3)可求出流入电源侧的谐波电流：

　　由式(5)可知，加入apf和基波谐振支路相当于在系统侧串联一个阻抗z1，迫使负载谐波电流流入无源滤波支路，改善了pf的滤波效果。

3 实验分析

3.1 实验电路