有源电力滤波器(APF)是颇受关注的用于谐波及无功功率补偿的装置。APF的补偿性能取决于主电路的拓扑结构和控制方式。目前APF主电路结构已经比较成熟，且大多采用PWM变流器作为APF的主电路，因此有源电力滤波器的性能依赖于所采用的控制方法。在整个控制策略中，直流侧电容电压的稳定控制是十分重要的环节。本文作者研究了有源电力滤波器、电源、非线性负载三者之间能量交换的机理，在此基础上提出了直流侧电容电压稳定的控制方法，并用计算机仿真验证了该方法的可行性。
　　1直流侧电容电压的控制原理
　　有源电力滤波器的作用是使电源侧电流与电源电压同相并保持或接近正弦波形。在稳态情况下。对于一个无损耗的有源电力滤波系统，电源提供的功率必须等于负载消耗的功率。因此，变流器直流电容的平均电压将保持为一定值。当功率不平衡时，如负载发生变化变流器的直流电容将提供电源与负载间的功率差。这将导致直流电容的平均电压发生变化。如果系统电源提供的功率低于负载需要的功率，那么直流电容的平均电压将降低，此时就需要提高系统电流的幅值以增加系统电源提供的有功功率：反之，直流电容的平均电压将升高。此时，需要减小系统电流的幅值以降低系统提供的功率。直流侧电容的平均电压的变化能够反映出主电路与负载间功率的转换情况。因此，期望的电源侧电流幅值可以通过调整直流侧电容电压获得。

　　如图1所示，若电网中电源传输的瞬时有功功率为Ps，负载侧传输的瞬时有功功率为P1，有源电力滤波器传输的瞬时有功功率为Pf，则在电源、负载和有源电力滤波器的公共交点处，电网中瞬时能量的传输关系应满足：
　　                                                 (1)
　　因此，它们的平均值、和之间应满足同样的关系，即：
                                                         (2)
　　如果忽略有源电力滤波器本身的损耗，则根据瞬时能量守恒，可得如下关系：
　　                                        (3)
　　式中，C为直流侧电容，为直流侧电容电压。由式(3)可计算出有源电力滤波器传输的瞬时有功功率的平均值，即

           （4）
　　式中，T代表一个开关周期，、分别是t=0和t=T时的直流侧电容电压，是t=T与t=0时的直流侧电容电压的平方差。
　　综合式(2)和式(4)，有
　　                                                 （5）
　　又因为电源侧的平均功率为：
　　                                                                        （6）
　　式中，、分别是系统电源侧电压、电流的幅值。因此，综合式(5)和式(6)，得到和的关系式：
　　（7）（8）
　　式(8)表明，如果不等于/，则直流侧电容电压将会有波动；式(7)指出，可以由直流侧电容电压的变化量确定。
　　为使有源电力滤波器正常工作，达到预期的补偿效果，直流侧必须有足够高的电容电压并保持稳定，以保证在动态补偿的任何瞬间都能根据控制要求输出所需的补偿电流；但由于补偿电流的时变性和变流器的自身损耗，如不采取适当的控制措施，直流侧电容电压将发生衰减或很大的波动，造成变流器不能正常运行。根据式(7)和式(8)，可采用PI控制器将直流侧电容电压维持在要求的水平，具体做法是将电容电压与设定的电压参考值进行比较，并将比较结果送入PI控制器，PI控制器的输出就是电源侧电流期望的幅值，也即负载侧电流基波有功分量的幅值。
　　2仿真结果
　　采用PI控制器进行电压控制仿真实验，实验时三相整流桥直流侧接阻感性负载。在0.03s和0.14s。直流侧负载发生变化。图2给出了变流器直流侧电容电压调整的仿真结果。
　　当负载减小时，负载所需的有功功率减少，电源提供的多余有功功率由变流器直流侧电容吸收。因此直流侧电容的平均电压升高。此时，电源侧电流的幅值将降低。电源提供的有功功率也将减少。经过PI控制器一段时问的涮整，变流器直流侧电容电压恢复并保持在参考电压值，电源侧电流也稳定在指定值。说明电源提供的有功功率与负载需求的有功功率趋于一致。
　　当负载增加时，直流侧电容提供负载额外需要的有功功率，直流侧电容电压降低，经过一段时间调整，又恢复并稳定在参考电压值。
　　仿真结果表明采用PI控制器实现直流侧电容电压稳定控制是可行的、有效的。

　　3结束语
　　电压源型有源电力滤波器直流侧电容电压的控制关系到整个滤波器的性能。本文分析了有源电力滤波
　　器、电源、非线性负载三者之间的能量交换机理，在此基础上提出了用PI控制器实现直流侧电容电压稳定控制的方法。仿真结果表明。应用该控制方法的电压源型有源电力滤波器不但能够保持直流侧电容电压的稳定。而且具有良好的动态性能。