直流有源电力滤波器在直流线性电源中的应用

　　大功率的低纹波、高精度稳定/脉冲直流电源是一种非常重要的特种电源，在现代科学研究和医疗、新能源、工业生产中得到普遍应用。

　　据悉：目前一般大功率加速器，超导磁体等特种磁铁电源多采用晶闸管相控整流电源，它由相控整流器和无源滤波器组成。这种常规的电源具有系统结构简单、电源容量大、开关器件价格低和易实现磁场能量回馈等特点。然而由于滤波电感不是无穷大，输入电源电压不对称，整流器件触发角不一致，器件特性不理想等，均可产生大量的特征谐波和非特征谐波。

　　为了满足严格的稳态性能要求，往往一方面需要接入大量的无源滤波器，另一方面，过去还采用多级串联线性调整电路来提高电流的稳定度和降低电流纹波。

　　无源滤波器体积庞大，价格昂贵，运行费用比较高。较大的无源滤波器将使系统的动态性能和过渡过程中的跟踪精度恶化，还可能引起系统振荡。采用无源滤波器时，高速控制要求和需要大幅度衰减纹波也是相互矛盾的。而且消除含量极低的非特征纹波（谐波）时非常困难，有时甚至不可能。

　　采用多级串联线性调整电路，串联在主电路中的调节器晶体管工作在线性区，整流器输出谐波电压靠晶体管集—射极的电压降吸收。而调整晶体管往往由数百个大功率晶体管组成，也存在能量损耗大、效率低、成本高、控制复杂等缺点。借助于直流有源电力滤波器获得更进一步的电流稳定、降低输出电流的纹波和提高系统的动态响应是必须的。

　　随着电力电子技术的发展，使有源电力滤波器技术实用化成为可能。这种滤波器即使在谐(纹)波频率和幅值迅速变化时，也能产生相应的补偿电流(压)，这是一种非常理想、很有发展前途的补偿装置。目前，绝大多数有源电力滤波器都是应用于交流电路中，把其用于高压直流输电、高精度稳定/脉冲电源等直流电路中，也会产生非常理想的滤波效果。与传统的无源滤波器相比，有源电力滤波器具有以下优点：

——对各次谐波都能衰减,特别容易抑制低次谐波；

——能补偿频率变化和失谐效应，并能提高系统稳定性和动态响应；

——滤波性能优异而费用相对较低；

——由于有源电力滤波器仅对谐（纹）波起作用，其相对容量非常小；

——装置体积小、效率高。

　　本文详细介绍了直流有源电力滤波器在稳定/脉冲电源中应用的工作原理，主要的拓扑结构，国内外的研究及实际应用状况。结果表明，直流有源电力滤波器抑制纹波电流（压）的性能非常优秀，具广泛的应用前景。相信在未来的不久，其会得到广为广泛的应用与普及。