直流有源電力濾波器在直流線性電源中的應(yīng)用
大功率的低紋波、高精度穩(wěn)定/脈沖直流電源是一種非常重要的特種電源，在現(xiàn)代科學(xué)研究和醫(yī)療、新能源、工業(yè)生產(chǎn)中得到普遍應(yīng)用。
據(jù)悉：目前一般大功率加速器，超導(dǎo)磁體等特種磁鐵電源多采用晶閘管相控整流電源，它由相控整流器和無(wú)源濾波器組成。這種常規(guī)的電源具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、電源容量大、開關(guān)器件價(jià)格低和易實(shí)現(xiàn)磁場(chǎng)能量回饋等特點(diǎn)。然而由于濾波電感不是無(wú)窮大，輸入電源電壓不對(duì)稱，整流器件觸發(fā)角不一致，器件特性不理想等，均可產(chǎn)生大量的特征諧波和非特征諧波。
為了滿足嚴(yán)格的穩(wěn)態(tài)性能要求，往往一方面需要接入大量的無(wú)源濾波器，另一方面，過(guò)去還采用多級(jí)串聯(lián)線性調(diào)整電路來(lái)提高電流的穩(wěn)定度和降低電流紋波。
無(wú)源濾波器體積龐大，價(jià)格昂貴，運(yùn)行費(fèi)用比較高。較大的無(wú)源濾波器將使系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能和過(guò)渡過(guò)程中的跟蹤精度惡化，還可能引起系統(tǒng)振蕩。采用無(wú)源濾波器時(shí)，高速控制要求和需要大幅度衰減紋波也是相互矛盾的。而且消除含量極低的非特征紋波（諧波）時(shí)非常困難，有時(shí)甚至不可能。
采用多級(jí)串聯(lián)線性調(diào)整電路，串聯(lián)在主電路中的調(diào)節(jié)器晶體管工作在線性區(qū)，整流器輸出諧波電壓靠晶體管集—射極的電壓降吸收。而調(diào)整晶體管往往由數(shù)百個(gè)大功率晶體管組成，也存在能量損耗大、效率低、成本高、控制復(fù)雜等缺點(diǎn)。借助于直流有源電力濾波器獲得更進(jìn)一步的電流穩(wěn)定、降低輸出電流的紋波和提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)是必須的。
隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，使有源電力濾波器技術(shù)實(shí)用化成為可能。這種濾波器即使在諧(紋)波頻率和幅值迅速變化時(shí)，也能產(chǎn)生相應(yīng)的補(bǔ)償電流(壓)，這是一種非常理想、很有發(fā)展前途的補(bǔ)償裝置。目前，絕大多數(shù)有源電力濾波器都是應(yīng)用于交流電路中，把其用于高壓直流輸電、高精度穩(wěn)定/脈沖電源等直流電路中，也會(huì)產(chǎn)生非常理想的濾波效果。與傳統(tǒng)的無(wú)源濾波器相比，有源電力濾波器具有以下優(yōu)點(diǎn)：
——對(duì)各次諧波都能衰減,特別容易抑制低次諧波；
——能補(bǔ)償頻率變化和失諧效應(yīng)，并能提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)響應(yīng)；
——濾波性能優(yōu)異而費(fèi)用相對(duì)較低；
——由于有源電力濾波器僅對(duì)諧（紋）波起作用，其相對(duì)容量非常小；
——裝置體積小、效率高。
本文詳細(xì)介紹了直流有源電力濾波器在穩(wěn)定/脈沖電源中應(yīng)用的工作原理，主要的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，國(guó)內(nèi)外的研究及實(shí)際應(yīng)用狀況。結(jié)果表明，直流有源電力濾波器抑制紋波電流（壓）的性能非常優(yōu)秀，具廣泛的應(yīng)用前景。相信在未來(lái)的不久，其會(huì)得到廣為廣泛的應(yīng)用與普及。