RESINE APC 有源滤波装置采行模块化结构，其主要原理结构如图F3所示，包括:电源接入断路器和高速熔断保护;

·EMF涟波滤波模块; ·SCM柔性启动开关;

·TPA模组;

·ICM智能反向谐波电流发生模块;

·DCB模块;

此外还包括信号采集电流互感器、功能操作面板和可选配的电能质量监测功能单元。可进行远程控制管理，实现多台有源滤波器的联合集群控制，以及与电能质量监控系统和智能配电管理系统的数据通讯。

RESINE有源滤波器包括一体化结构和标准组合模块结构两类，能够适应不同应用场合的需要，方便根据需要进行选择。

对于标准模块结构，推荐采用标准柜体架构，根据不同容量，单个标准柜体(高*宽*深)有950*440*500毫米,2200*600*800毫米和2200*800*1000毫米三种规格，可根据客户特殊需要配置柜体。

表4:RESINE技术参数表

电能谐波对配电网络和各类用电负荷设备的影响及危害主要表现在多个方面，如下图:

今日世界，电能源是一切工商业和生活设施的第一驱动力。随着用电设备大量采用二次电源技术，非线性负载大量增加，伴随产生了大量的电能质量问题。影响电能质量的因素包括电压突变和谐波畸变，比较普遍和主要的因素是电能谐波畸变。电磁设备、电力电子装置等非线性负载和供电设备都产生程度不一的谐波污染。

到2012年，消除谐波影响的技术产品包括:传统采用L-C 谐振技术的无源滤波器和采用数字电力电子技术的有源滤波器。RESINE APC 全功能有源谐波滤波器处于国际领先水平。适用于单相和三相三线、三相四线配电系统，采用OCDI技术清除用电电路中2~51 次电能谐波危害。

RESINE APC 全功能有源谐波滤波器完全遵循有关谐波的国际、国内标准:

· IEC 1000-3-4

· IEEE 519-1992

· UK: ER G5/3

· GB/T 14549

安装配置方式 根据谐波源设备的分布情况，RESINE的安装可选择集中安装和靠近谐波源设备的分散就地安装两种方式。

一般集中安装时，容量集中，选择大容量的落地柜式结构，可选择与低压配电柜并柜安装，柜体结构可根

据低压柜要求选择尺寸，如图F6。

分散安装一般容量较小，选择挂墙式结构或小型落地柜结构，就近安装在谐波源设备的进线开关附近。如

图F7。

设备结构RESINE APC有源滤波器包括一体化结构和标准组合模块结构两类，能够根据需要进行选择。常规情形下根据消除谐波电流容量大小分为:小型可挂墙安装的箱体形式和标准落地柜式(2米左右高度)结构两种外观类型。

RESINE APC有源滤波器根据其功能要求，包括了信号检测、分析、控制电路模块和主回路电气功能部件与模块等不同部分。图F8图示了RESINE柜体的有关信号检测与驱动控制电路、简易人机界面的标准操作面及DC母线储能电容等部件情况。

现场安装方式RESINE现场安装分为挂墙式和落地式两种方式，周围的空间距离如图F9所示。

初始调试与开通 由于有源滤波器是精密电力电子设备，必须在合格的调试工程师指导下进行有源滤波设备安装和设备初始投运设置，请使用专业电能质量分析仪器进行电路测试和参数检测，在进行了全面测试后开通设备。在滤波器投入运行后应进行必要的年度检测，确保滤波设备正常运行。滤波效果评估RESINE APC有源滤波器的谐波消除能力可采用一般谐波抑制比H.A.R.(HARMONIC ATTENUATION RATIO)表示，如图F10所示:HAR= Ilh/ Ish对于有源滤波器的容量选择和投运后对系统的改善应参照相应电能质量标准进行评估。在配置了足够量的有源滤波装置后，有源滤波器进行初始化调试开通后实际运行的H.A.R.应大于10，范围可达10~30。图F11表现了RESINE APC有源滤波器在接入系统中投入运行前后，在接入点测量的系统电流电压波形和各次谐波畸变率变化情况。

RESINE APC滤波器的基本接线原理图见下图F5，它并联在三相交流供配电系统的三个相线上，通过低压断路器与负载配电系统连接。

滤波器电流控制信号采集电流互感器一般推荐安装在靠近负载侧(即滤波器系统接入点的负载侧)，在条件不允许安装在负载侧时，也可以安装在滤波器接入点的系统侧，则这时需要在滤波器调试时进行相应设置。

对三相三线系统配置两相电流互感器，对三相四线系统配置三相电流互感器。电流互感器二次电流信号采用屏蔽双绞线电缆传送。

RESINE APC有源滤波设备已广泛应用于Satons、建筑、制造工业、轨道交通、油气开采、电信、机场、港口、大型物流设施以及数据中心等众多行业场合，适用主要谐波源负载设备包括变频驱动系统、UPS电源系统、整流驱动系统和电源系统、可控硅调压系统、电力电子照明系统、可控硅整流焊接系统设备以及数据设备等。包括以下典型应用场景:

三相电路瞬时无功功率理论是APF发展的主要基础理论;APF有并联型和串联型两种，前者用的多;并联有源滤波器主要是治理电流谐波，串联有源滤波器主要是治理电压谐波等引起的问题。有源滤波器同无源滤波器比较，治理效果好，主要可以同时滤除多次及高次谐波，不会引起谐振，但是价位相对高!

1.熟悉ispPAC80可编程模拟器件的结构、功能。

2.掌握可编程模拟器件设计有源滤波器的方法。

3.学会使用PAC-Designer软件进行有源滤波器的设计。

4.学会有源滤波器的幅频、相频特性曲线的测试方法。

(一)设计原理

滤波器是一种能使有用频率信号通过而同时抑制(或衰减)无用频率信号的电子电路或装置。在工程上，常用它来进行信号处理，数据传送或抑制干扰等。以往滤波器主要采用无源元件R、L、和C组成，目前一般用集成运放、R、C组成，常称为有源滤波器。

在一个实际的电子系统中，有时输入信号往往受干扰等原因而含有一些不必要的成分，应当把它衰减到足够小的程度。而在另一些场合，有时我们需要的信号和别的信号混在一起，应当 设法把我们需要的信号挑出来。要解决这些问题都需要采用有源滤波器。

用在系统可编程模拟器件实现有源滤波器的设计非常方便。通常用三个运算放大器就可以实现双二阶型函数的电路。而双二阶型函数能实现所有的滤波器函数，如低通、高通、带通、带阻。双二阶函数的表达式如3-17-1所示，式中m=1或0，n=1或0。

3-17-1

这种电路的灵敏度相当低，电路容易调整。另一个显著特点是只需增加少量的元件就能实现各种滤波函数。3.16节可知ispPAC10、ispPAC20器件结构与功能，实现这样的电路很容易。首先讨论低通滤波器的转移函数如3-17-2式。

3-17-2

3-17-3

3-17-4

3-17-4式可写成3-17-5式形式

b=k1k2 3-17-5

3-17-1为双二阶有源滤波器方框图。

不难看出方框图中的函数可以分别用反相器电路、积分电路、有损积分电路来实现。把各个运算放大器电路代入3-17-1的方框图即可得到3-17-2电路。

然而现在已不再需要电阻、电容、运放搭电路了，调试电路了。利用在系统可编程器件可以很方便的实现此电路。ispPAC10能够实现方框图中的每一个功能块。PAC块可以对两个信号进行求和或求差，K为可编程增益，电路中把K11、K12、K22设置成+1，把K12设置成-1。因此三运放的双二阶型函数的电路用两PAC块就可以实现。在开发软件中使用原理图输入方式，把两个PAC块连接起来。

电路的CF是反馈电容值，Re是输入运放的等效电阻。其值为250kΩ。两个PAC块是输出分别为Vo1和Vo2。可以分别得到两个表达式，3-17-6表达式为带通函数、

3-17-6

3-17-7表达式为低通函数

3-17-7

实际利用ispPAC进行滤波器的设计时，一般在其开发软件PAC-Designer中含有一个宏，专门用于滤波器的设计，设计者只要根据所要求选择不同类型，不同性能指标的滤波器配置电路，不需要自己连接电路，只要输入滤波器的相应指标。如fo、Q等参数，即可自动产生滤波器电路。例如:用ispPAC10或ispPAC20设计时，需要在自动生产的滤波器电路里设置相应的增益和电容值。然后用模拟器模拟出所设计滤波器的幅频和相频特性。并与现实进行较，是否符合技术要求。

例如:根据3-17-6和3-17-7给出的方程，输入相应的技术指标，便可以在PAC Designer软件中滤波器设计的宏里自动产生双二阶滤波器电路，增益和相应电容值根据需要进行设置。开发软件中还有一个模拟器，用于模拟滤波器的幅频和相频特性。

(二).ispPAC器件设计有源滤波器举例

ispPAC80是lattice公司继ispPAC10和ispPAC20后推出的一种专门用来实现高性能连续时间低通滤波器的模拟可编程器件。该器件内部包含了仪表放大器增益级，内核是一个五阶滤波器，其软件设计方法与ispPAC10、ispPAC20稍有不同。

每一片ispPAC80器件可以同时存储两组不同参数的五阶滤波器配置(cfgA和cfgB),在进行设计前其默认值是空的(cfgA.unknown,cfgB.unknown)。ispPAC80软件库中含有八千多种不同类型和参数的五阶滤波器库，设计者可以调用该库从而方便地完成设计。例如:先设计第一个配置(cfgA):双击cfA unkown所在的矩形框，产生如图3-17-7所示的五阶滤波器库。

该库中含有各种不同类型的滤波器，如萨顿斯滤波器(Satons)、巴塞尔滤波器(Bessel)、线性滤波器、高斯滤波器(Gaussian)，巴特沃斯滤波器(Butterworth)、椭圆滤波器等，每种类型的滤波器根据其参数值的不同，又分为不同的具体型号，共8244种。设计者只需要具备关于滤波器技术指标等知识，如通带频率、止带频率、止带衰减，相位线性度，群延时等。设计者根据所需要的设计的目标滤波器的各项指标的数据，从数据库里挑选出与目标技术指标比较接近(相差不会超过3.0﹪)的组构方案。比如根据设计设计要求选定一种滤波器，如第4001种(ID号为4000)的椭圆滤波器，双击该ID号，将该种滤波器拷贝进ispPAC80的第一组配置ConfigurationA中。

双击输入使用运放IA图形，可以调整输入增益倍数(1.2.5或10)。同样，双击wakeup=cfgA的梯形图标，可以设置激活配置cfgA或cfgB。在上述设计输入完毕后，软件就可自动完成对滤波器的电路进行连接与参数配置。设计输入完毕后，按Tool=Run Simulator菜单，可对设计进行仿真，方法与3.16节相同。若仿真结果仍与设计要求有所偏差，则还可以调整3-17-8中滤波器的参数C1、C2、C3、C4、L2、L4和C5(双击该处即可进入参数调整状态)。

(二)spPAC80的特性曲线如3-17-10所示，供设计参考

1. 低通五阶滤波器增益为1，转折频率为10kHz，通带内允许最大波动为±1dB。

2. 设计一双二阶有源滤波器，要求实现低通、带通、高通输出。带通中心频率fo为10kHz，低通、高通转折频率均为10kHz，增益为2。

1.画出所设计有源滤波器原理图

2.用PAC-Designer软件根据设计要求设计出滤波器，打印出仿真曲线，并把设计好的滤波器下载到相应的芯片里。

3. 在实验仪器对芯片进行测试，芯片里的滤波器性能指标是否符合要求。

五.实验仪器及器件

所用仪器同3.16

ispPAC20、ispPAC10、ispPAC80适配板各一块。

有源滤波器

70年代初期，日本学者就提出了有源滤波器APF(Active Power Filter)的概念，即利用可控的功率半导体器件向电网注入与原有谐波电流幅值相等、相位相反的电流，使电源的总谐波电流为零，达到实时补偿谐波电流的目的。

与无源滤波器相比，AFP具有高度可控性和快速响应性，能补偿各次谐波，可抑制闪变、补偿无功，有一机多能的特点;滤波特性不受系统阻抗的影响，可消除与系统阻抗发生谐振的危险;具有自适应功能，可自动跟踪补偿变化着的谐波。