目前，随着电力电子技术的发展，在电力系统中增加了大量的非线性负载，比如各种晶闸管可控整流器、变频器、电弧炉、ups不间断电源等，给电力系统带来了严重的谐波污染和功率因数的明显降低，导致无功需求增加和电网电压波动，多种电力运行指标恶化。谐波对负载及供电系统的严重污染问题已经引起了有关专家的特别关注[1,4]。高次谐波电流使电机、变压器产生附加损耗，给通讯线路和工业自动检测与控制系统带来噪声干扰，对变电所内的过流、欠压、距离和周波等保护继电器均会引起拒动或误动，使保护装置失灵或动作不稳定。

传统的无功补偿及无源lc滤波器虽然在吸收高次谐波方面有明显的效果，但存在以下问题[6]:

(1)电源阻抗严重影响滤波特性;

(2)随着电源侧谐波增加，滤波器有可能过载;

(3)同一系统内在设置很多lc滤波回路情况下，难以取得高次谐波流入的平衡;

(4)无源lc滤波回路会因系统阻抗参数变化而发生与系统并联谐振问题，造成电源侧在某一频率上谐波电流倍增。

　　本文在对电力系统有源无功与谐波补偿的原理进行理论分析的基础上，运用其有关分析结果主要讨论一种电力有源滤波补偿器主电路及带有非线性控制的双闭环控制系统的结构和工作原理，给出了一种变结构非线性电流跟踪控制的思路，并将该控制方案拓展到三相系统，通过pspice软件进行了仿真研究，仿真结果证实了该系统及控制方法的正确性与可行性。

2　无功与谐波补偿原理

假设电源电压为正弦波，其表达式为

若非线性负载从交流电源索取的电流为周期性非正弦波形，可通过傅里叶分析表示为

式(1)中第一项为基波有功电流分量，记作ip,第二项为基波无功电流ir,第三项是直流分量，第四项是负载电流il的高次谐波分量之和，记作ih,作一个周期的平均功率计算，则得有功功率:

对此式积分后，除第一项外，其余项均为零，则

在周期性畸变电流所包含的许多正弦分量中，与有功功率有关的只是与电源电压同频率同相位的分量ip, io与ir产生基频无功，ih是产生畸变功率的根本原因。

根据式(1)～(3)，考虑在电源与负载之间引入一个适当的补偿电流:

ic=-(ir＋ih－io) (4)

则补偿后的电源输出电流为: is="il"+ic=ip

即ic=ip－il (5)

　　由于ip是与电源电压同频同相的纯正弦有功电流，所以无论负载电流发生何种畸变，只要保证式(4)满足，即可使电源对外提供的电流为同频正弦波形，并且功率因数等于1。由于式(2)中后三项积分结果均为零，在理想情况下，提供补偿电流的有源补偿器不消耗有功功率，仅向电网提供无功，以平衡负载的无功消耗。换言之，电源对外供出的功率恰好等于负载功率。