CN100353637C - 有源谐波抑制装置 - Google Patents

Abstract

一种有源谐波抑制装置，该装置包含一储能直流电容器、一电能转换器、一滤波电感器、一无功补偿电容器、一滤波电容器电阻器组及一控制电路。该储能直流电容器是作为该装置的电能储存元件，并提供第一电压。该电能转换器用以将该第一电压切换输出以提供一补偿电压。该滤波电感器、无功补偿电容器及滤波电容器电阻器组是将该补偿电压转换成一补偿电流，进而使电源电流趋近于正弦波。该控制电路撷取负载电流、电源电流、电能转换器输出电流、电源电压及储能直流电容器电压等信号计算出电能转换器的期望输出电压，并经脉宽调制后产生该电能转换器内功率开关组的切换信号；此外，该有源谐波抑制装置可控制成提供固定或可变的输出无功。

Description

有源谐波抑制装置

技术领域

本发明是关于一种有源谐波抑制装置，其特别有关应用于与非线性负载并联以滤除其所产生的谐波电流的装置。

背景技术

近年来由于半导体技术突飞猛进，许多具有良好可控性且耐高电压、大电流的电力电子组件被发展出来，这些组件目前已被广泛的应用在电力设备中，如马达、驱动器、电弧炉、电车、充电器及照明器具等。由于这些设备的非线性输入特性，使得它们将产生大量谐波电流。谐波电流的存在会导致一些问题，诸如变压器的过热现象、旋转机械的扰动、供应电压的失真、电力组件的破坏及医疗设备的机能故障等等。为了有效限制谐波污染问题，一些国际研究机构纷纷制定谐波管制标准，如IEEE519-1992及IEC1000-3-2及IEC1000-3-4等。在台湾台电公司也制订“电力系统谐波管制暂行标准”来管制谐波。

传统解决谐波问题的方法为无源电力滤波器，无源电力滤波器是由无源组件电感器及电容器所组成。然而，无源电力滤波器潜藏着谐振的危机，谐振将导致更大的谐波电流与谐波电压，它可能破坏滤波器本身及邻近的电力设备，且滤波特性受系统电抗影响很大，因此很难得到良好的滤波效果，更甚的是加装无源电力滤波器后可能吸引邻近的非线性负载所产生的谐波电流，而造成该无源电力滤波器的过载。

近年来有利用电力电子组件组成的电能转换器来达成谐波滤除功能的技术称为有源电力滤波器，例如美国专利US6472775及US6320392等。有源电力滤波器其架构如图1所示，其包含一储能直流电容器、一电能转换器及一滤波组件，利用电流控制模式控制该电能转换器切换储能直流电容器上的电压经滤波组件产生一补偿电流注入电力馈线，而滤波组件可为一电感器或一电感器及电容器组合用以滤除该电力开关组件切换所造成的高频纹波电流。为了有效滤除高频切换电流，此滤波组件必须配合切换频率、直流电压与纹波电流等限制来选择。虽然该有源电力滤波器具有良好的滤波特性，但是该有源电力滤波器的电能转换器容量必须不小于负载谐波电流与电源电压的乘积，因此该有源电力滤波器的电能转换器的容量很大，因价格昂贵而限制其实用性，且这些有源电力滤波器由于该滤波组件仅用以滤除切换纹波，因此其阻抗不大，因此该储能直流电容器的电压必须高于电源电压的峰值，较高的储能直流电容器电压将导致较大的切换纹波，所以滤波组件必须利用具较低截止频率的低通滤波器以滤除该较大的切换纹波，它将导致高频响应变差、体积变大，且产生较高的电磁干扰问题。

有鉴于此，为了解决无源电力滤波器谐振及邻近谐波电流注入所造成过载问题，及有源电力滤波器的电能转换器容量大所造成的价格昂贵问题，而有结合无源组件及电力转换器的电力滤波器被发展出来，该无源组件用以降低该电力转换器的容量，如美国专利US5,567,994及US5,731,965等，该无源组件采用一无源电力滤波器，然而该无源电力滤波器使用一较大的电感器，因此体积庞大，且损失较大。而US6,717,465及US5,614,770的无源组件采用一电容器，因此体积及损失均可减小，US5,614,770电力转换器采用电流控制式，由负载电流计算出补偿电流并与回授的电力转换器输出电流进行闭回路控制，以使电力转换器操作成一电流产生器产生补偿电流注入电力馈线以滤除负载谐波电流。然而，由于该电流控制式电力转换器受限于控制器的频宽及增益，因此将使电力转换器输出电流与计算的补偿电流产生一定的误差；此外，其未同时检测电源电流作回授，造成补偿后电源电流仍有部分失真；而US6,717,465则采用电压控制式，使电力转换器操作成一电压源，且回授电源电流以降低电源电流的失真，改善了US5,614,770未检测电源电流作回授所产生的问题。然而，由于US6,717,465必须预估串联于电力转换器的无源组件值而造成生产制造上的困难，且由于该无源组件值可能因温度及老化等因素而造成偏移，造成滤波性能的下降。

有鉴于此，本发明仍提出一可改善US6,717,465所采用电压控制方式必须预估串联于电力转换器的无源组件值的缺点，以使该电压控制方式的控制器更易于生产制造，且其滤波特性较不受无源组件值偏移的影响，本发明通过将电力转换器输出电流的谐波成份与负载电流谐波成份作闭回路控制，以改善US6,717,465所采用电压控制方式的电压控制器对串联于电力转换器的无源组件值的敏感度，并能简化控制电路，且可进一步选择是否调整谐波补偿装置的无功电流。

发明内容

本发明的主要目的在提供一种有源谐波抑制装置，该装置包含一储能直流电容器、一电能转换器、一滤波电感器、一无功补偿电容器、一滤波电容器电阻器组及一控制电路。该储能直流电容器是作为该装置的电能储存装置，并提供第一电压。该电能转换器是电性连接该储能直流电容器，将该第一电压切换输出提供一补偿电压。该滤波电感器、无功补偿电容器及滤波电容器电阻器组是将该补偿电压转换成一补偿电流注入电力馈线，进而使电源电流趋近于正弦波。

该装置的控制电路撷取负载电流、电源电流、电能转换器输出电流、电源电压及储能直流电容器电压等计算出期望输出电压，并由期望输出电压经脉宽调制电路产生该电能转换器内功率开关组的切换信号，因而提供一补偿电压，再经由该滤波电感器、无功补偿电容器及滤波电容器电阻器组将该补偿电压转换成一补偿电流注入电力馈线，进而使电源电流趋近于正弦波；此外，该有源谐波抑制装置可控制成提供固定或可变的输出无功。

由于本发明在电能转换器上串有无功补偿电容器，所以可降低储能直流电容器所提供的该第一电压的值，因此可有效降低电能转换器的功率开关组切换所产生的高频纹波电流，另外本发明的控制电路是电压控制式，可更进一步降低电能转换器的高频谐波电流。因此，本发明的有源谐波抑制装置可采用较小的滤波电感器，可减小整体电路体积，减轻重量，减少电感器上的电力损失，并可降低成本。此外，本发明的电能转换器直流侧电压较传统有源电力滤波器低，因此其电流纹波也较小。

附图说明

图1：已知的有源电力滤波器的方块示意图。

图2：本发明有源谐波抑制装置的电路示意图。

图3：本发明第一较佳实施例有源谐波抑制装置的控制电路的方块图。

图4：本发明第二较佳实施例有源谐波抑制装置的控制电路的方块图。

图5：本发明第二较佳实施例有源谐波抑制装置的无功计算电路的方块示意图。

图6：本发明第二较佳实施例有源谐波抑制装置的另一无功计算电路的方块示意图。

图号说明：

1谐波抑制装置           10电能转换器          11滤波电感器

12无功补偿电容器        13滤波电容器电阻器组  14储能直流电容器

15电能转换器的输出电流  16负载电流            17电源电流

18补偿电流              2控制电路             200谐波检出器

201第一带阻滤波器       202减法器             203第一放大器

204第一控制器           205第二带阻滤波器     206第二放大器

207相移电路             208低通滤波器         209减法器

210第二控制器           211乘法器             212加法器

213脉宽调制器           3控制电路             300谐波捡出器

301第一带阻滤波器       302减法器             303第一放大器

304第一控制器           305第二带阻滤波器     306第二放大器

307低通滤波器           308减法器             309第二控制器

310相移电路             311乘法器             312无功计算电路

313限制器               314乘法器             315加法器

316脉宽调制器           41相移电路            42乘法器

43低通滤波器            51相位检出电路        52放大器

具体实施方式

为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明确被了解，下文将特举本发明较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

请参照图2所示，本发明有源谐波抑制装置1的系统架构包含一电能转换器10，一滤波电感器11，一无功补偿电容器12，一滤波电容器电阻器组13、一储能直流电容器14及一控制电路2。该储能直流电容器14作为该装置的储能组件，并提供一第一电压，该电能转换器10包含有一功率开关组，其是电性连接该储能直流电容器14，并将该第一电压作切换以提供一补偿电压输出，该滤波电感器11、无功补偿电容器12及滤波电容器电阻器组13是将该补偿电压转换成一补偿电流18注入电力馈线以滤除负载电流16的谐波成份，进而使电源电流17趋近于正弦波，该控制电路2用以产生该电能转换器10的驱动信号；该谐波抑制装置1除具有谐波抑制功能外，尚能提供一固定或可调的无功量。

图3是揭示本发明第一较佳实施例有源谐波抑制装置1的控制电路2的控制方块图。该有源谐波抑制装置1具有谐波滤除及提供一固定无功补偿的功能，该固定无功补偿量由该无功补偿电容器12与电源电压决定，若忽略滤波电感的影响，该固定无功补偿量可表示为

$Q\≈3\mathrm{\ωC}{V}_{s1}^2---\left(1\right)$

其中ω为电源基波频率，C为无功补偿电容器12的电容器值，V_S1为三相电源相电压基波的均方根值。

第一较佳实施例采用电压控制式，因此必须计算参考补偿电压，该第一较佳实施例的控制方块是利用负载电流16、电源电流17、电能转换器输出电流15、储能直流电容器14的电压及电源电压等计算出参考补偿电压，经脉波宽度调制来产生电能转换器10的功率开关组切换信号，并产生该补偿电压。

该第一较佳实施例的控制方块主要分成三个回路，其包含负载谐波补偿回路、电源谐波抑制回路及储能直流电容器稳压回路。

负载谐波补偿回路主要用以补偿负载所产生的谐波电流，为了产生负载电流16的谐波成份，US6,717,465利用电能转换器10产生一谐波电压成份等于负载电流16的谐波成份与滤波电感器11及无功补偿电容器12的合成阻抗的乘积的输出补偿电压。然而，US6,717,465必须预估串联于电力转换器的无源组件值，因而造成生产制造上的困难。再者，由于该无源组件值可能因温度及老化等因素而造成偏移，因此造成滤波性能的下降。为改善此缺点，本发明通过将电能转换器输出电流的谐波成份与负载电流谐波成份作闭回路控制，以减少参考补偿电压的计算对串联于电能转换器的无源组件值的敏感度。因此该负载谐波补偿回路即将负载电流16检出经谐波检出器200取出该负载电流谐波成份，且也将电能转换器输出电流15检出经第一带阻滤波器201滤除基波成份而取出其谐波成份。将该负载电流谐波成份及该电能转换器输出电流的谐波成份经减法器202相减，相减结果经第一放大器203放大，该谐波检出器200可为一带阻滤波器以滤除负载电流的基波而取出其谐波成分，也可采用一傅立叶级数(Fourier series)算法来计算负载电流的各次谐波量，若谐波检出器200采用带阻滤波器，其将对该负载所产生的谐波电流完全补偿，而若谐波检出器200采用傅立叶级数算法，则可选择若干特定阶数谐波进行补偿。为求得补偿电压，该第一放大器203的输出必须乘以滤波电感器11及无功补偿电容器12的合成阻抗，由于电感器电压可由电流的微分求得，电容器的电压可由电流的积分求得，而电感器与电容器杂散电阻器的电压可由电流乘以一比例求得。因此该第一放大器203的输出乘以滤波电感器11及无功补偿电容器12的合成阻抗，可由该第一放大器203的输出经一PID控制器而得。由于在主要谐波频率下谐波抑制装置1中该滤波电感器11的阻抗远小于该无功补偿电容器12的阻抗值，因此所须的PID控制器也可简化成PI控制器，以防止微分控制器受噪声的干扰。因此该第一放大器203的输出经第一控制器204即可得负载谐波补偿回路的输出电压信号，该第一控制器204可为PID控制器或PI控制器。

电源谐波抑制回路主要是用以修正该负载谐波补偿回路补偿结果的误差，进一步抑制电源电流的谐波成份。在该电源谐波抑制回路中，市电的电源电流17被检出后，再送到第二带阻滤波器205滤除基波。若电源电流17经第一回路补偿后仍有谐波，则可经由该电源谐波抑制回路捡出再经第二放大器206放大后，作为该电源谐波抑制回路输出信号。由于该谐波抑制装置1采用电压控制式，因此该电源谐波抑制回路检出电源电流的谐波成份再放大作补偿，其频宽可远高于采用电流控制式，因此本发明谐波抑制装置1的控制方法将得到较采用传统电流控制方法更好的补偿效果。特别是，在采用数字电路来实现控制器时，例如微控器或数字信号处理器。

为了维持储能直流电容器14所提供的第一电压的稳定，以使电能转换器10能正常运转，所以必须设置储能直流电容器稳压回路。该储能直流电容器稳压回路必须产生一基波电压信号，其与该谐波抑制装置1电流同相位，使电能转换器10能吸收有功或释放有功，以维持储能直流电容器14所提供的第一电压的稳定。由于该谐波抑制装置1在基波频率时为电容性，该谐波抑制装置1的基频电流超前电源电压90度，该储能直流电容器稳压回路检出储能直流电容器14的第一电压再经过低通滤波器208滤除其纹波电压，低通滤波器208输出送到减法器209与设定电压相减后送到第二控制器210，而电源电压则送到一相移电路207产生一超前90度的弦波信号，将第二控制器210与相移电路207的输出经乘法器211相乘后，作为该储能直流电容器稳压回路的输出信号。

最后将负载谐波补偿回路、电源谐波抑制回路及储能直流电容器稳压回路的输出信号经加法器212相加后即为电能转换器10的参考补偿电压信号，将此参考补偿电压信号送至脉宽调制器213可得到电能转换器10内功率开关组的切换信号。

图4是揭示本发明第二较佳实施例有源谐波抑制装置1的控制电路2的控制方块图。该有源谐波抑制装置1具有谐波滤除及提供一可变无功补偿的功能，该可变无功补偿的范围介于最大值Q_MAX与最小值Q_MIN之间，若忽略滤波电感的影响，Q_MAX与Q_MIN可表示为

$Q_{\mathrm{MAX}}=3\mathrm{\ωC}{V}_{s1}^2---\left(2\right)$

Q_MIN＝Q_MAX(1-V_ai，max/V_s1)    (3)

其中ω为电源基波频率，C为无功补偿电容器12的电容器值，V_S1为三相电源相电压基波的均方根值，而V_ai，max为该电能转换器10能产生最大基波电压的均方根值可表示如下

$V_{\mathrm{ai},\max }=\frac{1}{2\sqrt{2}}{V}_{\mathrm{dc}}---\left(4\right)$

其中V_dc为该储能直流电容器14的第一电压。

该第二较佳实施例采用电压控制式，因此必需计算参考补偿电压，该第二较佳实施例的控制方块是利用负载电流16、电源电流17、电能转换器输出电流15、储能直流电容器14的电压及电源电压等计算出参考补偿电压，经脉波宽度调制来产生电能转换器10的功率开关组切换信号，并产生该补偿电压。

该控制电路3主要分成四个回路，其中包含负载谐波补偿回路、电源谐波抑制回路、储能直流电容器稳压回路及无功调整回路。

负载谐波补偿回路主要用以补偿负载所产生的谐波电流，为了输出负载电流16的谐波成份，US6,717,465利用电能转换器10产生一谐波电压成份等于负载电流16的谐波成份与滤波电感器11及无功补偿电容器12的合成阻抗的乘积的输出补偿电压。然而，US6,717,465必须预估串联于电力转换器的无源组件值，因而造成生产制造上的困难。再者，由于该无源组件值可能因温度及老化等因素而造成偏移，因此造成滤波性能的下降。为改善此缺点，本发明通过将电能转换器输出电流的谐波成份与负载电流谐波成份作闭回路控制，以减少参考补偿电压的计算对串联于电能转换器的无源组件值的敏感度。因此该负载谐波补偿回路即将负载电流16检出经一谐波检出器300取出该负载电流的谐波成份，且也将电能转换器输出电流15检出经第一带阻滤波器301滤除基波成份而取出其谐波成份。将该负载电流谐波成份及该电能转换器输出电流的谐波成份经减法器302相减，相减结果经第一放大器303放大，该谐波检出器300可为一带阻滤波器以滤除负载电流的基波而取出其谐波成分，也可采用一傅立叶级数算法来计算负载电流的各次谐波量，若谐波检出器300采用带阻滤波器，其将对该负载所产生的谐波电流完全补偿，而若谐波检出器300采用傅立叶级数算法，则可选择若干特定阶数谐波进行补偿。为求得补偿电压，该第一放大器303的输出必须乘以滤波电感器11及无功补偿电容器12的合成阻抗。由于电感器电压可由电流的微分求得，电容器的电压可由电流的积分求得，而电感器与电容器杂散电阻器的电压可由电流乘以一比例求得，因此该第一放大器303的输出乘以滤波电感器11及无功补偿电容器12的合成阻抗可由该第一放大器303的输出经一PID控制器而得。由于在主要谐波频率下谐波抑制装置1中该滤波电感器11的阻抗远小于该无功补偿电容器12的阻抗值，因此所须的PID控制器也可简化成PI控制器，以防止微分控制器受噪声的干扰。因此该第一放大器303的输出经第一控制器304即可得负载谐波补偿回路的输出电压信号，该第一控制器304可为PID控制器或PI控制器。

电源谐波抑制回路主要是用以修正该负载谐波补偿回路补偿结果的误差，进一步抑制电源电流的谐波成份。在该电源谐波抑制回路中，市电的电源电流17被检出后，再送到第二带阻滤波器305滤除基波。若电源电流17经第一回路补偿后仍有谐波，则可经由该电源谐波抑制回路检出再经第二放大器306放大后，作为该电源谐波抑制回路输出信号，由于该谐波抑制装置1采用电压控制式，因此该电源谐波抑制回路检出电源电流的谐波成份再放大作补偿，其频宽可远高于采用电流控制式，因此本发明谐波抑制装置1的控制方法将得到较采用传统电流控制方法更好的补偿效果。特别是，在采用数字电路来实现控制器时，例如微控器或数字信号处理器。

为了维持储能直流电容器14所提供的第一电压的稳定，以使电能转换器10能正常运转，所以有储能直流电容器稳压回路存在，该储能直流电容器稳压回路必须产生一基波电压信号，其与该谐波抑制装置1电流同相位，使电能转换器10能吸收有功或释放有功，以维持储能直流电容器14所提供的第一电压的稳定。由于该谐波抑制装置1在基波频率时为电容性，该谐波抑制装置1的基频电流超前电源电压90度，该储能直流电容器稳压回路检出储能直流电容器14的第一电压再经过低通滤波器307滤除其纹波电压，低通滤波器307输出送到减法器308与设定电压相减后送到第二控制器309，而电源电压则送到一相移电路310产生一超前90度的弦波信号，将第二控制器309与相移电路310的输出经乘法器311相乘后，作为该储能直流电容器稳压回路的输出信号。

无功调整回路则用以调整该谐波抑制装置1所提供无功量，该谐波抑制装置1所提供无功量为

Q＝Q_MAX(1-V_a1/V_s1)    (5)

其中V_a1为该电能转换器10与电源基波电压同相位的输出基波电压均方根值，由式(5)可看出通过调整该电能转换器10与电源基波电压同相位的输出基波电压可改变该谐波抑制装置1所提供无功量，因此由无功计算电路312计算所需补偿的无功量经一限制器313后可获得该电能转换器10与电源基波电压同相位的输出基波电压的振幅，该限制器313的输出与检出的电源电压送到乘法器314，即可得该无功计算回路的输出信号。该限制器313主要用以限制该谐波抑制装置1所提供无功量范围介于最大值Q_MAX与最小值Q_MIN之间。关于该无功计算电路312，于下文予以详细描述。

图5及图6是揭示无功计算电路312的两种实现方块图。请参照图5所示为无功计算电路的第一实现方块图，无功计算由电源电压经一相移电路41产生90度超前相移后，与负载电流经一乘法器42相乘，该乘法器42输出后再经一低通滤波器43取出其平均成份即为所需补偿无功量。请参照图6所示为无功计算电路的第二实现方块图，无功计算是通过将电源电压及电流经一相位检出电路51检出电源电压及电流的相位差，再经由一放大器52而得补偿无功量。

请再参照图4所示，最后将负载谐波补偿回路、电源谐波抑制回路、储能直流电容器稳压回路及无功调整回路的输出信号经加法器315相加后，即作为电能转换器10的参考补偿电压信号，将此参考补偿电压信号送至脉宽调制器316可得到电能转换器10内功率开关组的切换信号。

由于本发明在电能转换器10上串有无功补偿电容器12，所以可降低储能直流电容器14所提供的该第一电压的值，因此可有效降低电能转换器10的功率开关组切换所产生的高频纹波电流，另外本发明的控制电路2是电压控制式，可更进一步降低电能转换器的高频谐波电流。因此，本发明的有源谐波抑制装置1可采用较小的滤波电感器11，可减小整体电路体积，减轻重量，减少电感器上的电力损失，并可降低成本。此外，本发明的电能转换器直流侧电压较传统有源电力滤波器低，因此其电流纹波也较小。

虽然本发明已以前述较佳实施例揭示，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与修改，因此本发明的保护范围当视权利要求书为准。

Claims (11)

1、一种有源谐波抑制装置，其特征在于包含：

一个储能直流电容器，其用以提供一个稳定直流电压；

一个电能转换器，其包含一个功率开关组，该电能转换器连接至该储能直流电容器，通过该功率开关组的切换产生一个补偿电压；

一个滤波电感器，其电性连接至该电能转换器，该滤波电感器用以滤除该电能转换器的切换纹波电流；

一个无功补偿电容器，其是与该滤波电感器串联，该无功补偿电容器用以作为该有源谐波抑制装置的无功产生组件，并可降低该电能转换器所需的直流侧储能直流电容器的电压；

一个滤波电容器电阻器组，其电性连接于该串联的滤波电感器及无功补偿电容器与一个交流电源馈线之间；其用以配合该滤波电感器，藉此滤除该电能转换器产生的谐波；以及

一个控制电路，其用以产生该电能转换器的功率开关的切换信号，该控制电路利用负载电流、电源电流、该电能转换器的输出电流、该储能直流电容器的电压及电源电压计算一个参考补偿电压，该参考补偿电压经由一个脉宽调制器产生，其用于该电能转换器的功率开关组的控制信号；

所述的控制电路采用电压控制式，该控制电路包含一个负载谐波补偿回路、一个电源谐波抑制回路及一个储能直流电容器稳压回路，其共同连接至一加法器；

该电能转换器切换产生的该补偿电压经该滤波电感器、无功补偿电容器及滤波电容器电阻器组转换成一补偿电流注入至该交流电源馈线，以滤除负载产生的谐波电流，使该电源的电流趋近于正弦波，并提供一固定无功量。

2、如权利要求1所述的有源谐波抑制装置，其特征在于，其中该负载谐波补偿回路包含一个谐波检出器、一个第一带阻滤波器、一个减法器、一个第一放大器及一第一控制器，其中将负载电流检出经该谐波检出器取出其谐波成份，且也将该电能转换器的输出电流检出经该第一带阻滤波器滤除基波成份而取出其谐波成份，将该负载电流谐波成份及该电能转换器输出电流的谐波成份经该减法器相减，相减结果经该第一放大器放大，该第一放大器的输出经该第一控制器即可得该负载谐波补偿回路的输出电压。

3、如权利要求1所述的有源谐波抑制装置，其特征在于，其中该电源谐波抑制回路包含一个第二带阻滤波器及一个第二放大器，将该电源电流经检出后，再送至该第二带阻滤波器滤除基波，一旦该电源电流仍具有谐波，可经该第二放大器进行放大后产生输出信号。

4、如权利要求1所述的有源谐波抑制装置，其特征在于，其中该储能直流电容器稳压回路包含一个相移电路、一个低通滤波器、一个减法器、一个第二控制器及一个乘法器，该储能直流电容器的直流电压经该低通滤波器滤除纹波电压，该低通滤波器的输出送至该减法器与一个设定电压相减并再送至该第二控制器后，再输出至该乘法器，该电源电压则经该相移电路产生一个超前90度信号，再输出至该乘法器，经该乘法器相乘后获得输出信号。

5、一种有源谐波抑制装置，其特征在于包含：

一个储能直流电容器，其用以提供一个稳定直流电压；

一个电能转换器，其包含一个功率开关组，该电能转换器连接至该储能直流电容器，通过该功率开关组的切换产生一个补偿电压；

一个滤波电感器，其电性连接至该电能转换器，该滤波电感器用以滤除电能转换器的切换纹波电流；

一个无功补偿电容器，其是与该滤波电感器串联，该无功补偿电容器用以作为该有源谐波抑制装置的无功产生组件，并可降低该电能转换器所需的直流侧储能直流电容器的电压；

一个滤波电容器电阻器组，其电性连接于该串联的滤波电感器及无功补偿电容器与一个交流电源馈线之间，其用以配合该滤波电感器，藉此滤除该电能转换器的功率开关组切换所产生的谐波；及

一个控制电路，其用以产生该电能转换器的功率开关的切换信号，该控制电路利用负载电流、电源电流、该电能转换器的输出电流、该储能直流电容器的电压及电源电压计算一个参考补偿电压，该参考补偿电压经由一个脉宽调变器产生，其用于该电能转换器的功率开关组的控制信号；

所述控制电路采用电压控制式，该控制电路包含一个负载谐波补偿回路、一个电源谐波抑制回路、一个储能直流电容器稳压回路及一个无功调整回路，其共同连接至一个加法器；

该电能转换器切换产生的该补偿电压经该滤波电感器、无功补偿电容器及滤波电容器电阻器组转换成一个补偿电流注入至该交流电源馈线，以滤除负载产生的谐波电流，使该电源的电流趋近于正弦波，并提供一个可调无功量，以提高输入功率因子。

6、如权利要求5所述的有源谐波抑制装置，其特征在于，其中该负载谐波补偿回路包含一个谐波检出器、一个第一带阻滤波器、一个减法器、一个第一放大器及一个第一控制器，其中将负载电流检出经该谐波检出器取出其谐波成份，且也将该电能转换器的输出电流检出经该第一带阻滤波器滤除基波成份而取出其谐波成份，将该负载电流谐波成份及该电能转换器输出电流的谐波成份经该减法器相减，相减结果经该第一放大器放大，该第一放大器的输出经该第一控制器即可得该负载谐波补偿回路的输出电压。

7、权利要求5所述的有源谐波抑制装置，其特征在于，其中该电源谐波抑制回路包含一个第二带阻滤波器及一个第二放大器，将该电源电流经检出后，再送至该第二带阻滤波器滤除基波，一旦该电源电流仍具有谐波，可经该第二放大器进行放大后产生输出信号。

8、如权利要求5所述的有源谐波抑制装置，其特征在于，其中该储能直流电容器稳压回路包含一个相移电路、一个低通滤波器、一个减法器、一个第二控制器及一个乘法器，该储能直流电容器的直流电压经该低通滤波器滤除纹波电压，该低通滤波器的输出送至该减法器与一个设定电压相减并再送至该第二控制器后，再输出至该乘法器，该电源电压则经该相移电路产生一个超前90度信号，再输出至该乘法器，经该乘法器相乘后获得输出信号。

9、如权利要求5所述的有源谐波抑制装置，其特征在于，其中该无功调整回路包含一个无功计算电路、一个限制器及一个乘法器，由该无功计算电路计算所需补偿的无功量并经该限制器后，可获得该电能转换器与电源基波电压同相位的输出基波电压的振幅，该限制器的输出与检出的电源电压送到该乘法器，即可得该无功计算回路的输出信号，该限制器用以限制该谐波抑制装置所提供无功量的最大值与最小值范围。

10、如权利要求9所述的有源谐波抑制装置，其特征在于，其中该无功计算电路包含一个相移电路、一个乘法器及一个低通滤波器，该电源电压经该相移电路产生90度超前相移后，与负载电流经该乘法器相乘，该乘法器输出后再经该低通滤波器取出其平均成份即为所需无功补偿量。

11、如权利要求9所述的有源谐波抑制装置，其特征在于，其中该无功计算电路包含一个相位检出电路及一个放大器，该电源电压经该相位检出电路产生电源电压及电流的相位差，经由该放大器放大而获得无功补偿量。

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