并联型有源滤波器的设计与仿真

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并联混合型有源电力滤波器的设计与应用研究

并联混合型有源电力滤波器的设计与应用研究



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中的谐 波 分量 大 小相 等 、 方 向相 反 , 因而 两 者 相互 抵 消, 使 得 电源 电流 中只含 基 波 、 不 含谐 波 , 从 而 达 到抑

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关键词 : 有 源 电力 滤 波 器 ; 滞 环 比较 控 制 ; 谐 波检测 ; 控制方法 ; MA T L A B
中图分类号 : T N 7 1 3
文献 标 识 码 : A
文 章编 号 : 1 6 7 4 — 1 1 6 1 ( 2 0 1 3 ) 0 8 — 0 0 4 9 — 0 3
结合 在一 起 , 其具 体结 构如 图 1 所示 。 目前 应用 的有 源 电力滤 波 器多种 多 样 . 但 总 的来 说, 都 是 由谐 波 检测 环 节 、 控 制 系 统 和 主 电路 3个 主 要 的部 分 构成 。 当需 要 补偿 负 载 所产 生 的谐 波 电流 时. 有源 电力 滤波 器检 测 出补偿 对象 负载 电流 中的谐 波成 分 ,将其 反极 性后 作 为补偿 电流 的指令 信号 , 这
并联混合型有源 电力滤波器 的设计与应 用研 究
郭 健 , 蔡 云 财
( 沈 阳优 力机 电设 备 有 限 公 司 , 沈阳 1 1 0 0 3 5 )
摘要 : 分 析 并 联 混 合 型 有 源 电力 滤 波 系 统 的 基 本 组 成 及 工 作 原 理 , 阐 述 对 谐 波 检 测 及 其 产 生 补 偿 电 流 的控 制 方 法 . 利用 M A T L A B 软 件 建 立 仿 真 模 型 。试 验结 果 表 明 , 该 设 计 对 负 载谐 波源 有 良好 的抑 制 作 用 。

毕业设计—并联型有源电力滤波器的设计.

毕业设计—并联型有源电力滤波器的设计.

本科毕业设计说明书(题目:并联型有源电力滤波器的设计学生姓名:xx学院:信息工程学院系别:自动化系专业:自动化班级:自动化03-3指导教师:xx摘要随着电力电子装置的广泛应用,电力系统的无功及谐波问题日趋严重。

传统的无功补偿及谐波抑制方法已难以满足现代电力系统的需要。

作为一种新型的补偿装置,有源电力滤波器以其对电网负载、系统参数变化的自适应能力和较高的反应速度被认为是目前最具发展潜力的无功和谐波补偿方法。

本文以并联电压型有源电力滤波器为研究对象,系统地分析了并联电压型有源电力滤波器的工作原理、补偿特性、谐波电流检测方法、补偿电流控制策略等问题,并对并联型有源电力滤波器进行了设计。

最后,利用MATLAB提供的电力系统仿真工具箱对并联型有源电力滤波器整个系统进行了建模和仿真分析。

仿真结果表明,并联型有源电力滤波器对带有阻感的三相二极管桥式整流负载产生的谐波具有较好的补偿效果。

关键词:谐波抑制;并联型有源电力滤波器;瞬时无功功率;仿真AbstractThe substantial increase in the use of power electronic equipment results in harmonic pollution and reactive burden above the tolerable limits. Many conventional solutions to the power quality issues can’t meet the conditions of modern power system. Active power filters are known as a dynamic,adjustable and potential solution to the power quality problems.The shunt voltage-type APF has been analyzed in this paper, in terms of the working principle, the compensation characteristics, the harmonic current detection approaches and the current compensation strategies,the shunt active power filter are designed.At last,the simulation models are built up by the Simpowersystems toolbox of Matlab.The results show that the designed shunt APF can well suppress the harmonic distortion generated by a three-phase diode rectifier.Key Words:Harmonic elimination; Shunt active power filter; Instantaneous reactive power; Simulation目录引言 (1)第一章绪论 (2)1.1谐波问题及研究现状 (2)1.1.1谐波的基本概念 (3)1.1.2 谐波分析 (3)1.1.3 谐波的产生和危害 (6)1.2谐波的抑制 (7)1.2.1 谐波抑制技术 (7)1.2.2 有源电力滤波器技术的发展 (7)1.3研究并联型有源电力滤波器的现实意义 (7)第二章有源电力滤波器的基本原理和结构 (9)2.1三相电路瞬时无功功率理论 (9)2.2有源电力滤波器的工作原理 (14)2.3有源电力滤波器的系统构成 (15)2.3.1 有源电力滤波器的分类 (15)2.3.2 有源电力滤波器主电路的结构 (16)2.3.3 单独使用的并联型有源电力滤波器 (17)2.4有源电力滤波器的特性 (18)2.4.1 双向补偿特性 (18)2.4.2 其他特性 (19)2.5有源电力滤波器的控制方法 (19)2.5.1 滞环比较方式 (19)2.5.2 三角波比较方式 (20)2.5.3 空间矢量控制 (21)2.5.4 本文采用的控制方法 (21)第三章并联型有源电力滤波器的设计 (22)3.1 概述 (22)3.2 系统电路的设计 (22)3.2.1主电路(变流器)设计 (22)3.2.2 主电路交流侧电感的计算 (25)3.2.3直流侧电压计算和电容选取 (26)3.3电流电压检测设计 (28)3.3.1 电流检测电路的设计 (28)3.3.2 电压检测电路的设计 (28)第四章并联型有源电力滤波器的仿真 (29)4.1仿真环境 (29)4.2仿真模型的建立 (29)4.2.1 并联型有源电力滤波器系统仿真模型 (29)4.2.2 主电路的仿真 (30)4.2.3 谐波电流检测电路的仿真 (31)4.3仿真结果 (32)4.3.1 补偿前电网电流仿真波形与分析 (32)4.3.2 补偿后电网电流仿真波形与分析 (33)4.3.3 数字低通滤波器截止频率对指令电流精度的影响 (35)4.3.4 仿真结果 (38)结论及展望 (39)参考文献 (41)致谢 (43)引言随着电力电子技术应用的日益广泛,电力电子产品广泛地应用于工业控制领域,用户对电能质量的要求也越来越高[1],而电力电子装置已经成为主要的谐波干扰源,它们造成的危害已经引起人们越来越多的关注。

并联有源电力滤波器的仿真研究

并联有源电力滤波器的仿真研究

并联有源电力滤波器的仿真研究摘要:分析了三相并联型有源电力滤波器的系统结构和工作原理,介绍了改进的指令电流计算方法和主电路的控制策略,在传统方法的基础上增加了直流侧电压稳态控制环节,并由此建立了有源电力滤波器的仿真模型,并在MatLAB /Simulink平台上对该模型进行了仿真。

仿真结果表明谐波计算方法正确,主电路控制策略合理,所设计的有源电力滤波器能够有效地抑制谐波电流,显著提高了电能质量。

关键词:有源电力滤波器谐波谐波电流补偿1、引言随着电力电子技术的快速发展【1】,大量的非线性负载应用于工业生产和民用产品中,与传统的电弧炉、变压器和电焊机等设备一起构成电力系统中最主要的谐波源,使得电力系统的谐波污染日益严重;另一方面,精密仪器、自动控制以及测量仪表等设备则要求在电能质量良好的状况下运行。

因此,对电网谐波污染的治理势在必行。

采用有源电力滤波器(APF)抑制电网谐波,克服了LC无源滤波器易受电网阻抗影响、易与电网系统发生谐振等缺点,被认为是解决电力系统谐波、无功和三相不平衡等问题最有前途的方法之一。

但是有源电力滤波器涉及到的元器件较多而且参数不易确定,控制算法复杂,其主电路和控制电路包含开关器件,理论分析比较困难。

通过仿真研究能够验证相关算法;确定器件参数;了解各个环节的工作特性;指导系统的设计和实验的进行。

因此,对有源电力滤波器进行仿真研究具有非常重要的现实意义。

2.并联有源电力滤波器的工作原理有源电力滤波分为并联有源电力滤波【2】和串联有源电力滤波。

并联有源电力滤波主要对谐波电流和无功电流进行补偿,所以又可称作谐波电流发生器;串联型有源电力滤波主要对谐波电压进行补偿【3】,又可称为谐波电压补偿器。

本文主要介绍并联有源电力滤波器,其系统主要由两大部分组成,即指令电流运算电路和补偿电流发生电路。

原理框图如下图1所示。

图1并联型有源电力滤波系统框图其中,AC为交流电源,非线性负载为谐波源,它产生谐波。

并联型有源电力滤波器的Matlab仿真

并联型有源电力滤波器的Matlab仿真

并联型有源电力滤波器的Matlab仿真摘要:并联混合型有源电力滤波器能够很好地实现谐波抑制和无功补偿。

给出了有源电力滤波器系统结构,建立了数学模型,还给出了主电路直流侧电容电压值和交流侧电感值的选取方法,利用Matlab\simulink\PsB构建了仿真模型,得到了仿真结果。

关键词:有源电力滤波器;直流侧电容电压;交流测电感:Matlab/simulinkAbstract :Shunt hybrid active power filter can commendably achieve hannonic suppression and reactive power compensation.In this paper,it shows the APF’s architecture and sets up amathematical model.And the way ofchoosing the value ofthe main circuit’s voltage ripple of DC side capacitor and the AC side inductance is proposed.MA TLAB\Simulink\PSB is used to build simulation model and then get the simulation results.Key words:APF;V oltage of DC side capacitor;AC side inductance;Matlab/Simulink引言:在谐波含量较高的配电网中,对无功功率补偿有着严格的要求。

目前电力系统中无功补偿大都是采用机械开关控制的电容器投切,谐波补偿大多采用无源滤波装置,负序治理的工作尚未大范围开展。

另外,无功补偿、负序电流补偿、谐波抑制是分别单独地进行的。

由于不是按统一的数学模型综合地进行治理,常出现顾此失彼的情况,且响应速度慢、经济性差、安装维护工作量大,妨碍了电网污染治理工作的顺利进行。

并联型有源电力滤波器的Matlab仿真

并联型有源电力滤波器的Matlab仿真

并联型有源电力滤波器的Matlab仿真摘要:并联混合型有源电力滤波器能够很好地实现谐波抑制和无功补偿。

给出了有源电力滤波器系统结构,建立了数学模型,还给出了主电路直流侧电容电压值和交流侧电感值的选取方法,利用Matlab\simulink\PsB构建了仿真模型,得到了仿真结果。

关键词:有源电力滤波器;直流侧电容电压;交流测电感:Matlab/simulinkAbstract :Shunt hybrid active power filter can commendably achieve hannonic suppression and reactive power compensation.In this paper,it shows the APF’s architecture and sets up amathematical model.And the way ofchoosing the value ofthe main circuit’s voltage ripple of DC side capacitor and the AC side inductance is proposed.MA TLAB\Simulink\PSB is used to build simulation model and then get the simulation results.Key words:APF;V oltage of DC side capacitor;AC side inductance;Matlab/Simulink引言:在谐波含量较高的配电网中,对无功功率补偿有着严格的要求。

目前电力系统中无功补偿大都是采用机械开关控制的电容器投切,谐波补偿大多采用无源滤波装置,负序治理的工作尚未大范围开展。

另外,无功补偿、负序电流补偿、谐波抑制是分别单独地进行的。

由于不是按统一的数学模型综合地进行治理,常出现顾此失彼的情况,且响应速度慢、经济性差、安装维护工作量大,妨碍了电网污染治理工作的顺利进行。

三相四线制并联型电力有源滤波器的算法和参数仿真

三相四线制并联型电力有源滤波器的算法和参数仿真

第13卷 增刊12009年11月电 机 与 控 制 学 报EL EC TR IC MACH I N ES AND CON TROLVol 113Supp l .1Nov .2009三相四线制并联型电力有源滤波器的算法和参数仿真陈庆国, 赵春明(哈尔滨理工大学电气与电子工程学院,黑龙江哈尔滨150040)摘 要:针对三相四线制并联型电力有源滤波器的谐波电流检测问题,论证了基于瞬时无功理论的i p —i q 算法无需改进也可直接应用到三相四线制系统里,给出了推导过程。

阐明了基于该方法的滤波原理;给出了主控电路结构;分析了电力有源滤波器主要参数对其整体性能的影响,确定各参数值,并搭建了仿真模型;利用Matlab /SI M UL I N K 对该模型进行了软件仿真分析。

仿真结果表明:该有源滤波器对三相四线制系统中不平衡非线性负载产生的谐波具有良好的补偿特性,并且平衡三相负载。

关键词:有源滤波器;三相四线制;i p —i q 算法;谐波电流;补偿特性中图分类号:T M 930.1文献标志码:A文章编号:1007-449X (2009)增1-0020-05Simul ati on of algor ith m and parameters for shunt acti ve powerfilter i n three 2phase and four 2wi re syste mCHEN Q ing 2guo, ZHAO Chun 2m ing(College of Electrical &Electr onic Engineering,Harbin University of Science &Technol ogy,Harbin 150040,China )Abstract:I n order t o s olve the har monic current detecti on p r oble m of shunt active po wer filter (APF )in three 2phase and four 2wire syste m ,the i p 2i q algorithm based on the instantaneous reactive theory was de m 2onstrated .It could be directly app lied t o three 2phase and f our 2wire syste m without being i m p r oved,and the derivati on p r ocess was given .The p rinci p le of filtering and the main circuit of this syste m were intr o 2duced .A ls o,several key para meters which affect perf or mance of the APF were discussed,and para meter values were chosen .Then a si m ulating model was built,and s oft w are si m ulati on analysis for this model was carried out by means ofMatlab /SI M UL I N K .The si m ulati on results show that this active power filter has a good compensati on characteristic f or the har monic p r oduced by the unbalance nonlinear l oads and balances three 2phase l oads in three 2phase and f our 2wire syste m.Key words:active power filters;three 2phase and f our 2wire system;i p 2i q algorith m;har monic current;compensati on characteristic收稿日期:2009-05-11作者简介:陈庆国(1970—),男,博士,教授,博士生导师,研究方向为电力设备绝缘检测,高电压绝缘技术;赵春明(1982—),男,硕士研究生,研究方向为高电压绝缘技术、谐波抑制。

并联型有源电力滤波器的仿真分析

并联型有源电力滤波器的仿真分析

并联型有源电力滤波器的仿真分析摘要:电网污染越来越严重,电力谐波的实时抑制变得越来越重要。

有源电力滤波器(APF)是80年代以来兴起的性能较好的谐波抑制装置,是比较热门的研究领域。

本文介绍了有源电力滤波器工作原理,分析了基于瞬时无功功率理论的p-q 谐波电流检测法,详细介绍了三角波比较控制方式。

为了验证各种检测方法和控制方法的正确性,本文用MATLAB/SIMULINK 中的电力系统模块SimPowerSystems 对整个有源电力滤波器进行了仿真研究。

该系统仿真模型结果准确,验证了谐波检测方法和控制方法的有效性,能实时反映系统的动态过程变化。

关键词:谐波电流;有源电力滤波器;谐波抑制第1章概述1.1 课题研究的背景在电力系统中,由于电力电子装置和非线性负载的广泛应用,使电网电压和电流波形发生畸变产生谐波[1]。

谐波使得电能的产生、传输和利用效率降低,谐波对电力系统环境造成了污染,而且谐波对电网的污染也日趋严重[4]。

改善电力系统的供电电能质量,减少电力部门的经济损失具有非常重要的意义,是一项相当重要的技术储备。

1.2 谐波的产生及危害国际上公认谐波定义为:“谐波是一个周期电气量的正弦波分量,其频率为基波倍数。

电网谐波来源于三个方面:其一是电源质量不高产生谐波;其二是输电网产生的谐波;其三是用电设备产生的谐波。

其中以用电设备产生的谐波最多[4]。

谐波对电力系统以及电子设备产生极大的危害,主要是:1、恶化绝缘条件,缩短设备寿命,在较高频率的谐波电场作用下,绝缘的局部放电加剧,介质损耗增加,致使温升提高;当电压畸变波形出现尖顶波时,还增加了局部放电强度,从而降低绝缘寿命。

2、使电网中的元件产生附加的谐波损耗,如使电动机引起附加损耗、发热增加,过载能力、实用寿命和效率降低;另外降低了发电、输电及用电设备的效率,大量的三次谐波电流流过中性线会导致中线过热甚至发生火灾。

1.3 谐波的抑制方法有源电力滤波器是一种动态抑制谐波和改善功率因数的新型电力电子装置,它能对频率和幅值都发生变化的谐波和无功进行补偿,弥补了无源电力滤波器的不足,具有比无源电力滤波器更好的补偿性能,是一种理想的抑制谐波和改善功率因数的装置。

基于PSCAD的并联型有源电力滤波器系统的仿真研究

基于PSCAD的并联型有源电力滤波器系统的仿真研究

CHINA ELECTRICAL EQUIPMENT INDUSTRY
最成熟的一种谐波电流方法,本文所用的谐波电流检测正是 采用的该方法。该方法的原理如图2所示[7]。
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(Active Power Filter,APF)作为一种动态抑制谐波的电力电
子装置得到了很大发展[1]。在设备研制过程中由于并联型有
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逆变 主电路
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非线性负载
APF
指令电流 运算电路
源电力滤波器系统结构复杂、控制参数不确定等原因,仿真
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研究尤为必要,对理论分析发挥着越来越大的作用。本文采
源、非线性负载(谐波源)和APF三部分组成。系统的仿真 参数为:输入电压U s=380V,负载为阻性负荷R =10Ω的三相 整流桥,滤波器直流侧电容C =1000μ F,APF交流侧滤波电感 L =4mH,有源电力滤波器功率开关器件开关频率f =10kHz。
由于整个系统的对称性,仅给出A相的仿真结果波形, 其中图4为电网A相的负载电流和APF补偿后的电源电流。 因为非线性负载的影响,电网A相负载电流波形出现严重畸 变。补偿后电流从波形可以看出正弦波。图5为A相谐波检 测电流和实际补偿电流,补偿电流几乎可以实时跟踪谐波电 流。图6中给出了直流侧电容电压的波形,可以看出电压很
电路后,得到与e a同相位的正弦信号sinωt 和对应的余弦信号
-cosωt ,这两个信号与i a,i b,i c经C 32变换后得到的i α,i β一

并联型有源滤波器的原理和simulink仿真

并联型有源滤波器的原理和simulink仿真

d-q坐标变换检测法是在d—q-O坐标变换的理论基础上简化而来,d—q一0变 换(也称Park变换)的实质就是将静止的abc坐标系变成按顺时针方向旋转的d—q 一0坐标系。其旋转角速度为abc三相电流中的基波角频率。经d—q一0变换后, abc坐标系下的三相对称正序基波电流、 电压分量转换为在d—q一0坐标系下的直 流分量。而其余需要补偿的谐波在d—q一0坐标系则呈现交流分量,这为谐波检 测和补偿分量分离提供了方便。 设三相电压为
图2-1 2.2电路结构和控制原理 并联型APF主要由两大部分组成,谐波及无功电流检测电路和补偿电流发生 电路。而补偿电流发生电路由补偿电流控制电路、驱动隔离电路和主电路3 个部 分构成。 电路结构如图2-2所示
图2-2 2.2.1 APF 谐波和无功电流检测方法 准确、实时地检测出电网中瞬态变化的畸变电流是APF进行精确补偿的关键。 谐波电流检测方法主要有以下几种: 模拟带通滤波器( 或陷波器) 检测法、 基于 频域分析的快速傅里叶变换FFT( Fast Fourier Transformation) 检测法、基于 现代控制理论的检测法、瞬时波形比较法、自适应检测法和基于瞬时无功功率理 论的检测法。 其中, 常用的是基于瞬时无功功率理论的检测法, 目前, 该方法在 三相APF 的电流检测方法中占主导地位。
图 4-2 低通滤波后的 dq0 坐标下的电压 Ud 、Uq 和电流 Id、Iq。
图 4-3 上图中,第一行是负载电流,第二行是基波有功分量,第三行是应当补偿的 电流量。
五、参考文献
[1] 肖湘宁,徐永海.电能质量问题剖析[J].电网技术,2001, 25(3):66-69。 [2] 严干贵,姜齐荣,黄民聪.未来的用户电力技术[J].电力系统自动 化,2002(1):62-69。 [3] 姜齐荣,赵东元,陈建业.有源电力滤波器——结构·原理·控制[M].北京: 科学出版社,2005:28-37。 [4] 王兆安,杨君,刘进军,王跃.谐波抑制和无功功率补偿[M].北京:机械工业出 版社,2006,第二版:40-49。 [5] 李增国,丁祖军,梅军. 基于 d—q 坐标的谐波与无功电流检测方法及仿真分 析.电力自动化设备,2009(71)。

低压智能化并联有源电力滤波器的设计

低压智能化并联有源电力滤波器的设计

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路, 主电路的参数主要包括直流侧电容器 、 直流侧
电容 电压 、 流 侧 电感 、 电 电阻 、 波 电容 器 的 交 充 滤 值, 以及 IB G T选 型 等. 述 各 参 数 之 间 是 相 互关 上
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图 6 三 相三线制并联有源 电力滤 波器主电路结构

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3 .华 能井 冈山 电厂 , 江西 吉安 摘
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要 :通 过电磁暂态仿 真软件 P C D E T C验证 了并联 有源 电力 滤波器的谐 波检测算 法及滞 环控制算 SA / M D
法, 论证 了并 联有源 电力滤 波器 主电路中最重 要 的参 数直 流侧 电容 电压设计原 则 , 在 T 30 F 4 7中设 并 MS2 L 2 0
p we h o o l e he h r ni x rc i g r q ie ns o hu cie p we le ,a d t e o rt e r c u d me tt a mo c e ta tn e u r me t f s nta tv o r f t r n y i h i v re o l o to he o p tc mma d n u r n e n e trc u d c nr lt ut u o n i g c re twh n DC u o tg e c e e t i au b s v la e r a h s a c ran v l e.

三相四线并联型有源电力滤波器的仿真及研究——毕业设计 精品

三相四线并联型有源电力滤波器的仿真及研究——毕业设计 精品

摘 要随着电力电子装置大量的应用到生产生活当中,它们使电能的转换应用变得更加容易,但同时也给电力系统带来了严重的谐波污染。

目前,并联有源电力滤波器(shunt active power filter ,SAPF)已成为无功和谐波动态补偿的有效手段之一。

在三相四线制电力系统中除了无功和谐波需要治理,负载不平衡问题也变得日益突出,因此,本文研究与设计适用于三相四线制下的SAPF 来解决这些问题。

针对三相四线制SAPF 谐波电流检测问题,本文详细的推导基于瞬时无功理论的q p i i -算法,论证它无需改进即可直接应用到三相四线制系统里;选择了滞环比较法作为补偿电流的控制策略;采用了三桥臂变流器作为SAPF 的主电路。

文章的最后,利用 MATLAB/Simulink 软件,搭建了仿真平台,对主电路出线电感参数和软启动方案进行单独仿真分析,证明电感值参数选择的合理和软启动方案可行。

对 SAPF 和所要补偿的系统进行了整体仿真,结果证明在所选参数下,能够对平衡和不平衡非线性负载所带来的谐波有很好的动态补偿效果,对不平衡负载有很好的平衡作用;进而也说明检测方法正确,控制策略得当。

关键词 谐波动态补偿;并联有源电力滤波器;三相四线制;q p i i -算法 MATLAB/SimulinkAbstractWith extensive application of power electronic devices in production and life,they make power energy conversion and application easily, but also lead to the serious harmonic pollution in the power system. At present, the shunt active power filter (SAPF) has been an effective way to dynamically compensate reactive power and harmonic. In addition to these problems, the load unbalance is more and more serious in three-phase four-wire system, therefore, SAPF applied to three-phase four-wire system is researched and designed to solve these problems in this paper.For the harmonic current detection of SAPF in three-phase four-wire system, the q p i i -algorithm based on the instantaneous reactive theory is detailedly derived, and this algorithm is demonstrated it could be directly applied to three-phase and four-wire system without being improved. Hysteresis-band comparison method is chosen as compensation current control strategy. The three-leg converter which has clear division is adopted as the main circuit.At the end of the paper, the simulation platform is built by use of MATLAB/Simulink software. The output inductance parameter and soft-start scheme are simulated respectively. The results prove that output inductance parameter is reasonable and the soft-start scheme is feasible. Then, the integrated simulation for SAPF and compensation system is carried out. Finally, simulation results show that SAPF has a good compensation characteristic for the harmonic produced by the balance and unbalance nonlinear loads, and balances three-phase loads in three-phase and four-wire system. At the same time, simulation results show that harmonic detection method is correct and the control strategy is proper.Keywords :harmonic dynamic compension ; shunt active power filter ;three-phase four-wire system ;q p i i -algorithm ;MATLAB/Simulink第一章 绪论 (5)1.1 谐波概述及其危害 (5)1.2 谐波抑制强 (6)1.2.1 无源电力滤波器 (6)1.2.2有源电力滤波器 (6)1.2.3 混合型有源电力滤波器 (8)1.3 有源电力滤波器的发展和应用 (9)1.3.1 有源电力滤波器的发展 (9)1.3.2 有源电力滤波器的应用 (9)1.4 本文的研究的意义和内容设置及主要任务 (10)第二章 三相电路谐波及无功电流的检测 (11)2.1 基于瞬时无功功率理论的电流检测方法 (11)2.1.1 瞬时无功理论原始定义及发展 (11)2. 1. 2 瞬时无功功率理论 (11)2. 1. 3 坐标变换 (16)2.2 三相四线制系统中基于瞬时无功功率理论的检测方法 (17)2.2.1 q p - 法检测电流 (17)2.2.2 q d i i -指令运算方法 (17)2.3 谐波分量的处理 (18)2.3.1 对基波零序分量的处理 (18)2.3.2 对基波负序分量和高次谐波分量的处理 (19)2.4 q p -运算方式和q p i i -运算方式的优缺点 (19)第三章 并联型三相四线制补偿电流发生电路方案选择 (20)3.1 三相四线制系统APF 主电路形式和结构选择设计 (20)3.1.1 四相变流器结构形式 (21)3.1.2 三相变流器结构 (21)3. 2 三相四线并联型有源电力滤波器主电路的参数选择 (22)3. 2. 1主电路容量的确定 (22)3. 2. 2 系统开关频率 (22)3. 2. 3电容总电压的选择 (23)3. 2. 4 电容选择准则和参数选择 (24)3. 2. 5 交流进线电感选择准则和参数选择 (25)3.3 电流跟踪控制电路 (26)3.3.1 三角波比较方式 (26)3.3.2 三角波比较方式 (27)第四章仿真 (28)4.1三相四线制不平衡负载的谐波源设计 (28)4.2 谐波电流检测环节的设计 (30)4. 2. 1低通滤波器构成原理 (31)4.2.2 检测 (33)4.3 PWM信号发生模块的建立 (35)4.4 仿真模型的整体结构 (37)4.5 本章小结 (37)第六章结论及展望 (38)6.1本文的主要研究成果及完成的主要工作 (38)致谢 (39)参考文献 (40)第一章绪论从上世纪20至30年代,人们已经注意到了由静止汞弧变流器弓I起的电网电压和电流的畸变问题。

并联混合型有源电力滤波器的建模仿真

并联混合型有源电力滤波器的建模仿真

并联混合型有源电力滤波器的建模仿真严芳芳【摘要】In order to restrain the harmonic pollution, a hybrid-shunt active power filter was adopted. The simulation model of each constituent part of the hybrid-shunt active power filter is established on the MATLAB/Simulink platform. The dynamic simulation of the active power filter was performed. The results of data analysis based on frequency spectrogram illustrate that the harmonic wave has been compensated effectivelyby the method. The satisfactory simulation result was obtained. A design reference was provided for the practical application of the hybrid-shunt active power filter.%为了达到抑制谐波污染的目的,采用了并联混合型有源滤波器的方法,并在Matlab/Simulink平台针对并联混合型有源滤波器的各个组成部分建立了仿真模型,并对该APF进行了详尽的动态仿真.通过频谱图分析数据结果,说明了谐波得到有效的补偿,获得了比较满意的仿真效果,为并联混合型有源滤波器应用于实际提供了设计依据.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2012(035)002【总页数】3页(P208-210)【关键词】并联混合型有源电力滤波器;仿真模型;Matlab;频谱图【作者】严芳芳【作者单位】太原大学,山西太原030009【正文语种】中文【中图分类】TN713.8-34电网中非线性负载的大量使用导致电网谐波污染,电力谐波治理日益受到重视[1]。

并联有源滤波器中输出滤波器的设计研究

并联有源滤波器中输出滤波器的设计研究

Ke wo d : a t e p we l r( F y rs ci o r f t sAP ); o tu l rOF ; v ie up tf t ( ) ie
Ditrin sot ) o
tp lg t cue p a  ̄r d s n HD( tlHamo i o oo y sr tr ; a me e i ;T u r g Toa r nc
维普资讯
第3 6卷 第 1 期 1 2 0 年 6月 1日 08
继 电 器
RELAY
r1 6 NO 1 0 . .l 3 J n . 0 8 u e1 2 0
并联有源滤波器 中输 出滤波器 的设计研 究
王银 乐,刘振华 ,李 波 ,章 华
f a i l . ee td b h sme o a l n t f c i e y h g r q e c a mo isa d e h n et ee c e c f F e sb e OF s lc e y t i t d c n ei h mi aee f t l i h fe u n y h r n c n n a c h f i n y o e v i AP
Th a e r s n s a p r me e e i n a d o t z t n meh d o a e n t n l ss o t s u t r n r c p e h e p p rp e e t a a tr d sg n p i ai t o fOF b s d o h a ay i n is t c u e a d p n i l.T e mi o e r i smu a i n a d e p rme tr s l o o - n a o d c mp n ai n p ro ma c s h s v r e a e p o o e e i n me o s i lt n x i o e n e u t fn n l e l a o e s t f r n e a e f d t tt r p s d d sg t d i i r o e i i h h h

并联型有源滤波器的设计与仿真

并联型有源滤波器的设计与仿真

补偿 。并联 型APF安装 方便 ,损 耗较 小 ,
目前 国际 上 有 两 个 方 面 ,一 是 从 谐 波 源
1.并联型有 源滤 波器
成本 相 对 较 低 ,而 且 补 偿 性 能好 ,所 以
出发 ,对 非 线 性 负 载使 用合 理 的 电路 结 构 ,使负载产生较少的谐波 ,甚至不产
图 2无差 拍控 制 系统 结构 图
与谐波及无功电流构成 ,达 到补偿的 目 的 。
料尽量做到现切现炒 ,现做现吃 ,避免 理 想 的效 果 ,赢 得更 多 的 准 备 时 间 。这 的革新和信息的拓展。创造也是一种力
较长时间的高温或多次加热 ,以减少营 项 技术还 可以最大程度的使厨房提前准 量 ,它 能淋 漓极 致地 发挥 每个 人 的潜
工 业 技 术
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并联型有源滤 波器 的设 计 与仿真
甘 辉 方 洁 云苏乐 董银辉 刘 雪琴 (南京农业大 学,江苏 南京 210000)
摘 要 :随 着 电子技 术 的飞速 发展 ,各种 电力设 备在 为人 们提 供 高速 , 高效的便 捷 的 生活 的 同时 ,也 产 生各种 电网 污染
目前是应用最为广泛 的一类滤波器。
并 联 型 APF与 非 线 性 负 载 在 电 网 中
1.1并联 有源 滤波 器 原理
生 谐 波 。二 是 增 加 外 部 电 力 电子 设 备 是 以并 联 电 路 接 入 的 ,并 联 型 有 源 电力
有源滤波器主要 由指令电流运算 部
分 ,电流 跟踪 控 制 部 分 ,驱 动 电 路 ,主
文 献标 识码 :A
0.引言
来 补 偿 谐 波 ,这 种 方 案适 用 于 所 有 的谐 滤 波 器 的 主 电路 由变 流 器 , 电感 以及 直

并联混合型有源电力滤波器研究

并联混合型有源电力滤波器研究

郭 光 伟 ( 93 ) 18 一 ,
男 , 理工 程师 , 助 硕
士 , 究 方 向 为 电 研
力 系 统 自动 化 。
Re e r h o r le brd Ac i e Po r Fit r s a c n Pa a l lHy i tv we le
GUO a g i Gu n we , L a I Y o, M A Zh n u WAN G h e h a, C ao
检测 网侧或负载侧谐波电流控制方法 的缺点 , 出了一 种改进型的并联 混合型有 源 电 提
力 滤 波 结 构 , 用 复 合 式 控 制 方 法 , 够 较 好 地 解 决 A F容 量 受 限 问题 。利 用 仿 真 验 源 电力滤波器 ; 谐波抑制 :复合控 制 中图分类号: M 9 5 文献标 志码 :A 文章 编号 : 0 1 5 1 2 1 )90 2 -4 T 3 10 - 3 (0 0 1 - 60 5 0
p ct—o srie P s e h i lt npo e t ac rc . a i c ntan d A F i u .T esmuai rv di cua y y s o s
Ke r s a t ep we l r A F ; amo i sp rsin cmp u dcnrl ywod : c v o r t ( P ) h r nc u pes ; o o n o to i i fe o
h brd APF tucur sprpo e y i sr t ewa o s d. Co o d c n rlmeh d wa d p e mp un o to to sa o t d,i o l e a g o s l i n frt a tc u d b o d outo o hec —

并联型有源滤波器原理及MATLAB仿真

并联型有源滤波器原理及MATLAB仿真

并联型有源滤波器原理及MATLAB仿真作者:吴彬邓晓红来源:《中国新通信》2014年第10期【摘要】有源电力滤波器(Active Power Filter,缩写为APF)是近年来治理电力系统谐波污染非常有效的装置。

阐述了有源电力滤波器的基本原理,分析了并联型三相三线制APF 结构,对APF系统的谐波检测和PWM控制方法进行了仿真,验证了APF的有效性。

【关键词】有源电力滤波器电流检测 PWM控制一、介绍随着电力电子技术的发展,电网的谐波污染日益严重,电能质量严重下降。

由于电力电子装置的功率因数很低,无功功率增大,造成设备容量增加、设备及线损增大,而谐波可降低设备寿命、对设备的工作造成严重的干扰、在电网中引起局部的谐振,造成继电器保护和自动装置误动作等[1]。

进而也大大降低了电网的效率。

有源电力滤波器因具有良好的谐波补偿效果而越来越受到人们的重视。

APF与传统的无源滤波器相比,具有响应速度快、能够实现动态连续补偿的特点。

其基本原理是从补偿对象中检测出谐波电流,由补偿装置产生一个与该谐波电流大小相等、极性相反的补偿电流,从而使电网电流不含谐波分量[2]。

本文将首先建立有源滤波器的等效模型,重点介绍谐波电流提取和PWM脉冲产生的过程并以此为基础建立MATLAB仿真,验证试验效果。

二、有源滤波器的结构和等效模型本文主要针对并联型有源滤波器,其单相等效电路图可表示如下:其中,il=is+ic,Zs为电源内部等效阻抗,有源滤波器等效为一个谐波电流源。

如从控制系统的角度讲,APF又可以大致分为谐波检测模块,PWM控制模块以及主逆变器模块。

谐波电流检测模块用来检主电路测瞬时无功电流和谐波电流并提取谐波电流,将其检测信号作为有源滤波器的控制信号,去驱动PWM控制模块产生驱动脉冲去驱动主逆变器,当主回路有谐波电流时,主逆变器产生和谐波电流大小相等,方向相反的补偿电流,从而抵消谐波电流。

因此从本质上说,传统的滤波技术都是防范性的,被动性的,有什么干扰源尽量去滤除干扰,而有源滤波技术则是主动性的,针对各种干扰信号,设法产生与之相反的信号,达到恢复信号本来面目的目的,这正是有源滤波器技术优越性的体现。

400V_100A并联有源滤波装置的仿真与试验

400V_100A并联有源滤波装置的仿真与试验

3 谐波检测方法
3.1 谐波检测方法的改进
p - q 法的思想核心是根据所定义的瞬时功率的波
动部分为谐波电流和系统电压作用的结果这一特点来
提取谐波分量的。
ip-iq 法的核心思想是把满足 ia+ib+ic=0 的三相电流
ia、ib、ic经过不含零序分量的park变换得到ip、iq,再经过
低通滤波器(LPF)滤波得到ip、iq的直流分量 ,其中
Sabco
ka
kb
kc
ko
iS,有源滤波器产生的电流为iC,根据基尔霍夫电流定律 有 iS=iL-iC,而非线性负载电流中分别含有谐波电流分量 i Lh ,基波无功电流分量 i Lq ,基波有功电流分量 i LP ,即

0000





0001
-1/4
-1/4
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3/4

0010
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-1/4
Abstract: Compared with Passive Power Filter, Active Power Filter has the better filtering performance. It can realize harmonics restraint in large power situation. According to the topology structure of main circuit, design their control circuit. It includes design of trigger circuit, locking signal circuit and lacking phase detection circuit . In order to let the active power filter could be used in three-phase four-wires circuits, a new method of harmonics detection is given in this paper, which is based on mature p-q method and ip-iq method of the instantaneous reactive power theory. This method remove the zero current. Finally, Simulation model of 400V/100A parallel active power filter is established based on MATLAB/Simulink. The result of simulation and test waveforms shows that the method is correct and effective.
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并联型有源滤波器的设计与仿真
作者:甘辉方洁云苏乐董银辉刘雪琴
来源:《中国新技术新产品》2016年第16期
摘要:随着电子技术的飞速发展,各种电力设备在为人们提供高速,高效的便捷的生活的同时,也产生各种电网污染问题。

该文以并联型有源滤波器作为研究对象,分析其工作原理,利用改进的瞬时功率理论检测谐波电流及划窗递推方法,并且运用重复控制与无差拍控制相结合的方法来进行电流跟踪并且实现谐波电流的补偿,净化电网。

关键词:有源滤波器;并联型;瞬时功率检测;重复控制;无差拍控制
中图分类号:TM743 文献标识码:A
0.引言
改善电网质量,必须要控制电网中的无功与谐波,因此提高功率因数与抑制谐波就推动了各种谐波抑制与无功补偿技术的大力发展。

针对谐波抑制,目前国际上有两个方面,一是从谐波源出发,对非线性负载使用合理的电路结构,使负载产生较少的谐波,甚至不产生谐波。

二是增加外部电力电子设备来补偿谐波,这种方案适用于所有的谐波源。

有源滤波器就是一种能够对电网中的谐波进行抑制与无功补偿的设备。

文以并联型APF来介绍滤波器的原理。

1.并联型有源滤波器
并联型APF与非线性负载在电网中是以并联电路接入的,并联型有源电力滤波器的主电路由变流器,电感以及直流侧储能元件所构成,并联型有源滤波器相当于一个受控电流源,主要用于补偿电流型的谐波和无功电流,能够对谐波与无功功率同时进行补偿也能够单独补偿。

并联型APF安装方便,损耗较小,成本相对较低,而且补偿性能好,所以目前是应用最为广泛的一类滤波器。

1.1 并联有源滤波器原理
有源滤波器主要由指令电流运算部分,电流跟踪控制部分,驱动电路,主电路及必要的保护及辅助电路构成。

指令电流运算部分即谐波与无功电流检测电路,将负载电流中的谐波电流及无功电流分离出来,将两者经过一定计算得出需要补偿的电流指令信号ic*。

电流跟踪控制部分电路即补偿电流控制电路,根据指令信号,得出控制主电路各器件通断的PWM信号,对补偿电流进行PWM信号调制。

通过驱动电路驱动功率变换电路中的开关,使主电路输出实际补偿电流ic。

由基尔霍夫定律可得,ic是用来补偿负载电流中的谐波与无功电流,因此,可以将负载电流看作是基波电流与谐波及无功电流构成,达到补偿的目的。

1.2 算法
以瞬时功率理论为基础延伸出不同的一类算法,算法,只取正弦,余弦参与计算,并不依赖于系统的电压信息,因此检测结果并无误差。

本文中我们主要是运用基于算法的检测,如图1所示。

PLL锁相环:检测得到与电压ea同步旋转的角速度θ。

iaL,ibL,icL:三相负载电流。

iα,iβ:将三相负载电流从静止坐标系转换成两相静止α—β坐标系得到。

ip,iq:ip为瞬时有功电流分量,iq为瞬时无功电流分量,包含所有基波与谐波电流,将iα,iβ从两相静止坐标系转换成两相同步旋转cpq坐标得到。

LPF:低通滤波器
基波电流产生的有功直流分量与无功直流分量,ip,iq经过LPF得到。

iαf,iβf:两相基波电流,将有功与无功直流分量从同步旋转坐标系转换到两相静止的α—β坐标系中。

iaf,ibf,icf:三相基波电流,有功与无功直流分量从两相α—β坐标系转换到三相静止坐标系。

iah,ibh,ich:三相谐波电流,由负载电流与基波电流相减所得。

1.3 滑窗FFT递推算法
DFT及其快速算法FFT是数字信号处理领域的核心组成部分。

FFT算法多种多样,按数据组合方式不同一般分时域法和频域法,按数据抽取方式的不同又可分为基2和基4等。

各算法的优缺点视不同的制约因素而不同。

FFT的实现方法也多种多样,可以用软件实现,也可以用硬件实现。

在数字通信系统中,经常用到信号谱线技术,这种技术利用离散傅里叶变换将信号从时域变换到频域,达到信号检测、信道估值、同步和调解的目的。

2.电流控制策略
对电流的控制是有源滤波器中另一关键因素,存在于APF中的电流跟踪控制部分,控制主电路中的变流器产生与谐波大小相等,方向相反的电流。

2.1 无差拍控制
无差拍控制电流是采样控制系统中一种特有的控制方式,在每一个开关周期内计算变流器在下一个开关内的占空比,其原理是利用下一个采样时刻指令电流的预测值和当前时刻采样电压和电流值,计算当前指令电压或指令电流,以达到电流跟踪误差为零的目的,如图2所示。

无差拍控制属于开环控制,存在稳态误差,对于环境及参数依赖较强而产生误差。

其良好的电流跟踪效果需要有合适的电流预测方案来保证,而这种不进行预测的无差拍控制实为差一拍或差几拍控制,由频谱分析可知,补偿之后电源电流的低次谐波含量较高。

2.2 重复控制
重复控制策略是基于内模原理的,在一个周期性的信号中,它能将每个周期中的误差存储下来,并且进行逐周期累加,是一种有效的波形校正技术,能够消除周期性扰动的影响。

2.3 重复控制的无差拍控制电流
由于无差拍控制对参数依赖性较强,其滤波效果受预测方案影响较大,而重复控制最大的缺点即是动态响应速度过慢,因此可以将二者结合起来对电流进行控制。

在电网中,非线性负载产生的谐波无功电流各不相同,但是由于谐波电流的出现具有重复性和周期性,平推算法的预测值与实际值之间的误差也将以固定的波形重复出现。

采用重复控制结合无差拍控制电流的方法,利用重复控制对电网电流进行超前一拍的预测,由于无差拍控制对于电流预测值总是会产生延时,因此将二者结合在一起,可以改善无差拍控制电流的性能。

将重复控制器置于无差拍控制之前,通过对上一开关周期误差信息的收集,能够在下一周期到来时,给予正确的幅度,相位补偿值,然后迅速的消除该周期的误差。

重复控制减小谐波失真,改善系统误差,无差拍控制提高系统的动态响应。

将两者结合在一起能够对变化的电流有很好的适应能力,当电网中的参数变化,两种控制方法能够很好地对变化的电流进行跟踪,从而准确得出控制主电路的开断信号。

3.仿真
利用MATLAB对并联型有源滤波器利用瞬时功率检测方法并将无差拍与重复控制运算结合在一起的算法方式进行谐波补偿,可以看到含有谐波的电流经补偿已经接近于正弦波图形如图3和图4所示。

结论
为达到补偿谐波电流,使电网电流为正弦波电流的目的,在无差拍控制电流的基础上对其缺点进行了改进,采用无差拍控制与重复控制相结合的控制策略,能更好地控制谐波电流。

通过实验仿真我们可以看到电网电流经两种控制算法的结合,谐波电流大大减少,达到净化电网的目的,证明了该方法的正确性与可行性。

参考文献
[1]王兆安,等.谐波抑制和无功功率补偿[M].北京:机械工业出版社,2006.
[2]胡伟.基于技术的混合有源滤波器仿真研究与设计[D].长沙:湖南师范大学,2008.。

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