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アクティブパワーフィルタ（APF ）は、高調波除去の役割を果たすフィルタです。アクティブパワーフィルタは、フィルタのスイッチング周波数よりもかなり低い電力系統の高調波を除去するために使用できます。アクティブパワーフィルタは、電力系統の高次および低次の高調波の両方を除去するために使用されます。 [ 1 ]アクティブパワーフィルタは、電力系統における非線形負荷の使用増加によって引き起こされる、力率の低下や電圧および電流の高調波などの電力品質の問題に対処するために使用されるパワーエレクトロニクスデバイスです。近年、パワーエレクトロニクス技術の進歩により、APFの使用がより一般的になり、大型化や共振の問題を抱えていた古い受動フィルタに取って代わっています。[ 2 ]
アクティブパワーフィルタとパッシブパワーフィルタの主な違いは、APFは高調波を打ち消すために同じ周波数で逆位相のアクティブパワーを注入することで高調波を抑制するのに対し、パッシブパワーフィルタは抵抗器（R）、インダクタ（L）、コンデンサ（C）の組み合わせを使用し、外部電源やトランジスタなどのアクティブ部品を必要としない点です。この違いにより、APFは広範囲の高調波を抑制することが可能になります。[ 3 ]
アクティブパワーフィルタ（APF）とパッシブフィルタはどちらも電力品質の問題に対処するために使用されますが、その動作と機能には大きな違いがあります。パッシブフィルタは、従来は高調波を許容レベル以下に抑えるために使用されてきましたが、サイズが大きいことや共振の問題など、いくつかの欠点があります。パッシブフィルタは、特定の高調波を除去するために特定の周波数に同調された抵抗器、インダクタ、コンデンサなどの受動部品で構成されています。そのため、高調波成分が変化する環境では、柔軟性と有効性が低下します。
一方、アクティブ電力フィルタ（APF）は動的で適応性に優れています。APFはパワーエレクトロニクスを用いて、高調波電流と大きさが等しく位相が逆の補償電流をシステムに注入することで、高調波電流を打ち消します。この能動的なアプローチにより、APFは高調波を効果的に抑制し、無効電力を補償し、三相電流のバランスを取ることができます。パワーエレクトロニクスの進歩により、APFは特に複雑で動的なシステムにおいて、パッシブフィルタをほぼ完全に置き換えています。パッシブフィルタは、固定された単一の高調波問題に対してはよりシンプルで安価な解決策となるかもしれませんが、APFは負荷や条件が変化する現代の電力系統に対して、より包括的で柔軟な解決策を提供します。APFは、さまざまな高調波周波数やネットワークの動的な変化に対応できますが、これはパッシブフィルタでは困難または不可能なことです。
並列アクティブパワーフィルタは、共通接続点（PCC）で電力系統と並列に接続されます。その主な機能は、電源から供給される負荷電流の高調波を抑制することです。並列アクティブパワーフィルタは、無効電力の補償や三相電流のバランス調整も可能です。電力系統から引き込む電流は限定されており、自己損失を補償し、必要な高調波補償電流を供給します。より高い電流補償が必要なシステムでは、複数の並列アクティブパワーフィルタを並列接続することができます。
並列型 APF には、ヒステリシス制御[ 4 ] 、デッドビート制御[ 5 ]、比例積分 (PI) 制御など、さまざまな制御戦略が提案されています。三相 APF 制御のもう 1 つの一般的な基礎は、スイッチング デバイス補償器に関する研究で、赤木博文、金沢義平、那波明によって導入された、瞬時有効電力と無効電力の理論、別名 pq 理論です。 [ 6 ]しかし、これらの従来の方法の多くには限界があります。たとえば、ヒステリシス制御はスイッチング周波数が変化するため、スイッチング ストレスと電力損失が大きくなる可能性があります。一方、PI コントローラとデッドビートコントローラは、それぞれ複雑な高調波条件下では不正確であったり、不正確なパラメータに敏感であったりします。そのため、研究者たちは、正確な数学モデルを必要とせずにシステムを制御できる人工ニューラル ネットワーク(ANN) を使用する方法など、代替方法を模索してきました。模倣ニューラルネットワークアプローチはそのような戦略の1つであり、ANNが従来のコントローラの動作を模倣するように学習し、トレーニングが完了すると、従来のコントローラは削除できます。[ 2 ]
{{cite journal}}: CS1メンテナンス: DOIは2025年7月現在非アクティブです（リンク）