基本原理
電力有源濾波器系統主要由兩大部分組成，即指令電流運算電路和補償電流發生電路(由電流跟蹤控制電路、驅動電路和主電路三部分構成)。
指令電流運算電路的功能主要是從負載電流iL中分離出諧波電流分量iLh和基波無功電流iLg，然後將其反極性作用後發生補償電流的指令信號ic=(iLh＋ILQ)。電流跟蹤控制電路的功能是根據主電路產生的補償電流ico應跟蹤ic的原則，計算出主電路各開關器件的觸發脈衝，此脈衝經驅動電路後作用於主電路，產生補償電流ico，由於ic≈ico，所以
iS=iL＋ic=iL＋ico
=iL－（iLh＋iLq）=iLp即電源電流iS中只含有基波的有功分量iLp，從而達到消除諧波與進行無功補償的目的。根據同樣的原理，電力有源濾波器還能對不對稱三相電路的負序電流分量進行補償。
電力有源濾波器的主電路一般由PWM逆變器構成。根據逆變器直流側儲能元件的不同，可分為電壓型APF(儲能元件為電容)和電流型APF(儲能元件為電感)。電壓型APF在工作時需對直流側電容電壓控制，使直流側電壓維持不變，因而逆變器交流側輸出為PWM電壓波。而電流型APF在工作時需對直流側電感電流進行控制，使直流側電流維持不變，因而逆變器交流側輸出為PWM電流波。電壓型APF的優點是損耗較少，效率高，是目前國內外絕大多數APF採用的主電路結構。電流型APF由於電流側電感上始終有電流流過，該電流在電感內阻上將產生較大損耗，所以目前較少採用。但是電流型APF由於開關器件不會發生直通短路現象，隨著超導儲能磁體研究的進展，也將促進多功能電流型APF投入實用。
從上述原理可以看出，電力有源濾波器是運用瞬時濾波形成技術，對包含諧波和無功分量的非正弦波進行“矯正”，這與基於穩態頻譜的“濾波”概念已有很大的不同，而類似於自適應濾波技術中的“干擾抵消器”。因此，電力有源濾波器有很快的回響速度，對變化的諧波和無功功率都能實施動態補償，並且其補償特性受電網阻抗參數影響較小。
分類
(1)按電路拓樸結構分類，電力有源濾波器可分為並聯型、串聯型、串－並聯型和混合型。
(2)按電源類型分類，APF可分為單相APF、三相三線制APF、三相四線制APF及有源線路調節器(APLC)等。
三相四線制APF主要是為了補償電源中線上的電流諧波、無功功率及三相之間的不平衡問題。當功率額定值較小時，其主電路可直接採用三相逆變器，而將直流側電容中點聯接到電源中點上。當負載功率較大時可用四橋臂的逆變器，將第四橋臂單獨用於補償中線；為了實現三相獨立調節，還可使用更複雜的三個單相橋式逆變器進行分別補償。有源線路調節器是向電網中的某個(或幾個)優選節點注入消諧波補償電流，以達到在一定範圍內電網的電能質量綜合治理。目前更高層次的電力有源濾波技術在國外尚處於研究階段。
控制
如上所述，電力有源濾波器的控制主要是指令電流的運算和補償電流的產生。
(1)指令電流的運算
指令電流iC的運算方法主要有以下幾種：
①基於頻域運算的方法：這是最早套用於指令電流運算的一類方法。其基本思想是用頻域濾波的方法(使用帶通濾波器)，首先分離負載電流中的基波分量和諧波分量，然後再使用電路理論中的計算方法將基波電流分解為基波有功分量和基波無功分量。由於需要採用銳截止的高階帶通濾波器，所以附加相移較大。另外，其濾波器特性對電網頻率波動和電路元件參數也較敏感。所以該方法已較少採用，而轉向以快速付里葉變換為基礎的全數字頻域濾波方法，並且能自動跟蹤電網頻率的波動而自適應提取基波分量。但該方法仍存在較大時延、實時性較差、補償效果不好等問題。
②瞬時空間矢量法：基於無功功率理論的瞬間矢量法是目前三相電力有源濾波器中套用最廣的一種指令電流運算方法。最早是由日本學者H·Akagi於1984年提出，僅適用於對稱三相電路，後經不斷改進，現已包括p－q法、ip－iq法以及d－q法等。p－q法最早套用，僅適用於對稱三相且無畸變的電網；ip－iq法不僅對電源電壓畸變有效，而且也適用於不對稱三相電網；基於同步鏇轉park變換的d－q法不僅簡化了對稱無畸變下的指令電流運算，而且也適用於不對稱、有畸變的電網。
③基於現代控制理論的方法：最早套用的有基於P－I控制器的方法，因P－I控制器的特性不能適應負載及電網的變化，後來又提出了基於滑模控制及模糊控制等現代控制方法。它們都是直接根據逆變器直流側的電壓(電壓型APF)或電流(電流型APF)，求出所需的電網電流的基波有功分量幅值，從而求出所需補償電流的指令值ic。這種方法適用於單相和三相APF，也適用於電網電壓畸變的情況。
④自適應檢測法：該方法基於自適應濾波中的自適應干擾抵消原理，從負載電流中消去基波有功分量，從而得到所需的補償電流指令值。該方法的突出優點是對電網電壓畸變、頻率偏移及電網參數變化有較好的自適應調整能力，但目前其動態回響速度還較慢。後來又提出了用神經網路實現的自適應檢測法。
(2)補償電流的產生
對於採用PWM電壓源逆變器的電力有源濾波器，其補償電流的產生方法目前主要有以下三種：
①三角載波線性控制。這是一種最簡單的線性控制方法。它以指令電流ic與實際補償電流ico之間的差值作為調整信號，與高頻三角載波相比較，從而得到逆變器開關器件所需的控制信號。其優點是動態回響好，開關頻率固定，電路簡單。其缺點是開關損耗較大，且輸出波形中含有載波頻率及其諧波頻率的高頻畸變分量。
②滯環比較控制。該方法將指令電流與實際補償電流的差值輸入到具有滯環特性的比較器中，然後用比較器的輸出來控制逆變器的開關器件。與三角載波控制方式相比，該方法開關損耗小，動態回響快。但是，該方法使開關頻率變化較大，容易引起脈衝電流和開關噪聲。後來，為限定開關頻率的最大值而提出了變滯環頻寬改進算法，這必將影響回響速度和補償電流跟蹤精度。③無差拍控制。該方法是一種全數位化的控制技術。它利用前一時刻的指令電流值和實際補償電流值，根據空間矢量理論計算出逆變器下一時刻應滿足的開關模式。其優點是動態回響很快，易於計算機執行。但缺點是計算量大，且對系統參數依賴性較大。後來，又有一些簡化其計算的改進方法出現，隨著數位訊號處理單機片(DSP)套用的不斷普及，這是一種很有前途的控制方法。上述控制策略，只是迄今為止筆者所見到的幾種主要的方法。有關APF的控制策略正隨著DSP技術和智慧型控制理論的發展不斷湧現。隨著控制策略的改進，APF的特性也將不斷提高，而相應的價格也必將下降。
套用
電力有源濾波器作為改善供電質量的一項關鍵技術，在國外已日趨成熟。僅在日本就有500多台APF投入運行，其容量已達到60MVA。在APF的套用中，一般應考慮以下幾個方面的問題：
(1)元件參數的選擇
首先是開關器件的選擇，對於容量小於2MVA的APF一般採用IGBT，而容量大於5MVA時可採用GTO及多重化技術；其次，為減小逆變器向電網注入的開關紋波又不降低APF的補償特性，電壓型逆變器的輸出電感及無源紋波濾波器應仔細設計；最後，為保證逆變器直流側電壓的穩定，應適當選擇直流側電容值。
(2)經濟的考慮
APF的技術構想早在70年代就已提出，但直到90年代APF技術才進入實際套用，其中一個重要原因就在於APF的實際成本價格太高。因此在選擇套用APF時必須考慮其成本價格。就當前技術水平而言，採用小額定值APF結合無源濾波器的混合型電力有源濾波器是一種切實可行的方案。當然隨著開關器件和DSP晶片價格的下降，串_並聯電力有源濾波器也是很有發展前途的。
電力有源濾波器的研究與套用，國內遠落後於國外，除少數幾台APF已投入工業試運行外，其它大部分尚處於研製階段。但隨著我國對電網諧波污染治理日益重視，“綠色電力電子”的呼聲愈來愈高，電力有源濾波器必然會得到廣泛地推廣套用。
