并联型有源电力滤波器的设计与仿真
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：A0.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。
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
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。
并联型电力有源滤波器的仿真研究
２ 有 源滤 波 器 的基 本 结 构
图１ 为并联型 电力有 源滤波器 的基本拓 扑结 构。 电
振 等缺 点 。被 认 为是 解决 电力 系统 中具 有 暂态 和冲 击
特性 的无功 、谐 波及 三相 不平 衡 等 问题 最 具有 前途 的
力有源 滤波器 并联连接在 负载上 ， 过检 测补偿 对象 的 通 电压 和 电流 ， 经指令 电流运算 电路计算 得 出补偿 电流 的 指令 信号 ， 该信号 经补偿 电流发生 电路放 大 ， 出补偿 得
电流 ， 补偿 电流与 负载 电流 中要 补偿 的谐波及 无功等 电
方 法之 一 。并联 型 电力有 源滤 波器 是一 种 最基 本 的形 式， 也是 目前 应用最为 广泛的一种 。 由于并联型 电力有 源滤 波器 含有 由开关器 件 构成 的 主 电路 和相 关 的控 制 电路 ， 其理 论分析 比较困难 ， 因此 ， 对其进行仿 真分析具
Ａｂｓ ｒ ｃ ：Ｔｈ ｓｐ ｐ ｒａ ａｙ ｅ ｒｅ ｙ ｔ ｅ ｓ ｔ ｍ ｔｕ ｔ ｒ ｎ ｈ ｐ ｒ ｔ ｎ ｏ ｈ ｎ ｃ ｉ ｅ ｐ ｗｅ ｌ ｒ Ｔｈ ｈ ｎ ｃ ｉ ｅ ｐ ｗｅ ｔａ ｔ ｉ ａ ｅ ｎ ｌ ｚ ｓｂ ｉ ｆ ｈ ｙｓｅ ｓｒ ｃ ｕ ｅ ａ ｄ ｔ ｅ ｏ ｅ ａ ｉ ｆ ｓ ｕ ｔａ ｔｖ ｏ ｒｆ ｔ ． ｅ ｓ ｕ ｔ ｔ ｏ ｒ ｌ ｏ ａ ｉ ｅ ａ ｖ ｆｌ ｒ ｉ ｅ ｔ ｂ ｉｈ ｄ ａ ｄ ｓｍ ｕ ａ ｅ ｙ Ｍ ａ ｌ ｂ Ｓｉ ｕ ａ ｉ ｎ ｓ ｏ ｈ ｔ ｈ ｄ ｌｉ ｏ ｒ ｃ ． ｉｔ ｓ ｓ ａ ｌ ｅ ｎ ｉ ｌ ｔ ｄ ｂ ｔａ ． ｍ ｌ ｔ ｈ ｗｓ ｔ ａ ｅ ｍｏ ｅ ｓｃ ｒ ｅ ｔ ｅ ｓ ｏ ｔ
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并联型有源电力滤波器的设计与研究
硕士学位论文
并联型有源电力滤波器的设计与研究
申请人姓名： 指导教师： 专业名称： 研究方向：
孙标广 余发山 教授 控制理论与控制工程 工业过程控制
河南理工大学电气工程与自动化学院 二○一零年十二月
河南理工大学 学位论文原创性声明
本人郑重声明：所呈交的学位论文，是我个人在导师指导下进行的研究 工作及取得的研究成果。论文中除了特别加以标注和致谢的地方外，不包含 任何其他个人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果。其他同志对本研究 的启发和所做的贡献均已在论文中作了明确的声明并表示了谢意。 本人愿意承担因本学位论文引发的一切相关责任。 学位论文作者签名: 年 月 日
Keywords: Active power filter；Harmonic current detection；Voltage space vector
Ⅱ
IV
目 录
摘 要 .................................................................................................................................I 目 录 ............................................................................................................................. III 1 绪论 .............................................................................................................................. 1 1.1 电力谐波问题及研究现状 ....................................................................................... 1 1.1.1 电力谐波产生的原因 ............................................................................................ 1 1.1.2 电力谐波的危害 .................................................................................................... 2 1.2 电力谐波抑制措施 ................................................................................................... 2 1.2.1 高功率因数整流器 ................................................................................................ 2 1.2.2 无源滤波器 ............................................................................................................ 3 1.2.3 有源电力滤波器 .................................................................................................... 4 1.3 有源电力滤波器的发展现状和趋势 ....................................................................... 4 1.4 本文的主要内容 ....................................................................................................... 6 2 有源电力滤波器的数学模型建立与主电路设计 ...................................................... 7 2.1 有源电力滤波器解决方案 ....................................................................................... 7 2.2 有源电力滤波器系统结构及原理分析 ................................................................. 10 2.3 有源电力滤波器的数学模型建立 ......................................................................... 11 2.4 100kVA 并联型有源电力滤波器的主电路设计 .................................................... 14 2.4.1 功率开关器件的选择 .......................................................................................... 15 2.4.2 缓冲电路设计 ...................................................................................................... 15 2.4.3 主电路直流侧电容参数计算 .............................................................................. 18 2.4.4 交流侧滤波电抗器参数计算 .............................................................................. 19 3 谐波电流检测与提取方法 ........................................................................................ 23 3.1 常用谐波电流检测方法比较 ................................................................................. 23 3.2 ip-iq 算法 .................................................................................................................. 24 3.3 ip-iq 算法的实现 ...................................................................................................... 26 3.3.1 实现框图 .............................................................................................................. 26 3.3.2 数字低通滤波器设计 .......................................................................................... 27 4 有源电力滤波器电流跟踪控制策略的研究 ............................................................ 29
基于并联型有源电力滤波器的电路设计
【 中６ １ — ０ ３ ３ ０（ ２ ０ １ ５） ０ １ — ０ ０ ５ ６ — ０ ６
ｌ 引 言
有源 电力滤波器 （ Ａｃ ｔ ｉ ｖ ｅ Ｐ ｏ ｗｅ ｒ Ｆ ｉ ｌ ｔ ｅ ｒ － － ～ ＡＰ Ｆ ）是一种动态抑制谐波 和补偿无功的新型 电力 电子装置 ，它 能对 频 率和 幅 值都 变 化 的谐 波和 无 功进行补偿 ，可以弥补无源滤波器的 不足 ，获得比无源滤波器更好的补偿 特性 ，是一种理想的谐波补偿装置。 与 无 源滤 波 器相 比，有源 电力滤 波 器具有高度可控性和快速响应性 。目 前 ，常用的有源 电力滤波器主 电路形
Ｗａ ｎ ｇ Ｌ ｅｉ Ｚｈ ｏ ｕ Ｊｉ ａ ｑｉ
摘
要 ：本 文 针对 并联 型 有源 电 力滤 波器 （ ＡＰＦ ） 的 主 电路及 其 外 围电路 进 行 了深入 的研 究 ，
详 细 讨论 了 主 电路开 关 器件 的选 择 、缓 冲 电路 的设 计 ，并 且 采用 理 论分 析和 仿真 实 验相 结 合 的方 法 ，给 出 了直流 母 线 电压 的取值 、直 流母 线 电容量 以及 交流 侧滤 波 电感 值 的选 择方 法 。 并根 据上 述分 析方 法得 出 了并联 型 Ａ Ｐ Ｆ的主 电路具 体器 件选 型及 外 围 电路的 详细 设计 参数 。 关键 词 ：并联 型有 源 电力滤 波器 ；外 围 电路
ｐ ｅ ｒ ｉ ｐｈ ｅｒ ａｌ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ｓ ａ ｃ ｃ ｏｒ ｄ ｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ａ ｂ ｏ ｖ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ．
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄｓ ：Ｐ ａｒ ａｌ ｌ ｅ ｌ Ａ￣ｉ ｖ ｅ Ｐｏ ｗｅｒ Ｆｉ ｌ ｔ ｅ ｒ ； Ｐｅ ｒ ｉ ｐｈ ｅｒ ａｌ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ｓ
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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sin
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ip
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ip LPF LPF iq
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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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iicc
逆变 主电路
iiLL
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
i*c＊c
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
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
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文献综述-并联型电力有源滤波器设计
文献综述电气工程及其自动化并联型电力有源滤波器设计一、前言谐波电流和谐波电压的出现对于电力系统运行是一种“污染”，它们降低了系统电压正弦波形的质量，不但严重地影响电力系统自身，而且还危及用户和周围的通信系统[7]。
近半个世纪以来，随着电力电子设备的推广应用，非线性负荷的迅速增加，特别是高压直流输电的运用，谐波污染问题日趋严重，并因此受到人们普遍的关注和重视。
传统的谐波抑制和无功补偿方法是无源滤波技术和有源滤波技术，前者即使用由电力电容器等无源器件构成无源滤波器，该无源滤波器与需补偿的非线性负载并联，为谐波提供一个低阻通路的同时也提供负载所需要的无功功率。
后者是采用开关变换器来清除负载源发出的谐波电流，并且可以克服无功补偿。
二、主题（一）、无源电力滤波器在电力系统中，由于大量谐波的产生，不仅对接人该电网的用电设备造成损害，甚至会造成故障，因此，很多地方采用既经济又可靠的无源滤波器来改善电网质量。
LC 滤波器仍是应用最多、最广的滤波器，常用的三种滤波器：单调谐滤波器、双调谐滤波器和高通滤波器。
单调谐滤波器由电容C 、电感L 和电阻元件R 串联而成，其阻抗Z f 与频率ω，之间的关系为：1()f Z K j L Cωω=+-[1] 单调谐滤波器是用来滤除某一谐波的一个电容器，通过增加一个在调谐频率n f 处XL=XC 的电抗器来实现的。
在理想情况下，如果滤波器的谐振频率ωr 正好等于某一次谐波频率，则对于该次谐波而言，谐波器的阻抗为极小值R ，由于滤波支路对于该次谐波电流阻抗很小，所以经其分充，可以减小注入交流系统的谐波电流，从而达到对该次谐波的抑制作用。
双调谐滤波器有两个谐振频率，同时吸收两个频率的谐波，其作用可以近似等效于两个并联的单调谐滤波器。
双调谐滤波器与两个单调谐滤波器相比，它在基频下的功率损耗较小，且只有一个电感器承受全部冲击电压。
出于占地面积以及经济性的考虑，双调谐滤波器越来越多地被实际工程采用[1]。
并联型有源电力滤波器的谐波补偿与Matlab仿真
并联型有源电力滤波器的谐波补偿与Matlab仿真刘芳霞1，王雪丹2，3（1.山东经贸职业学院机电工程系，山东潍坊261011；2.黑龙江科技学院电气与信息工程学院，哈尔滨150027；3.中国矿业大学电气与信息工程学院，江苏徐州221008）摘要:电力电子装置应用使谐波污染严重。
解决谐波污染的重要趋势是采用有源电力滤波器。
介绍了有源电力滤波器的工作原理及分析了基于瞬时无功功率理论的i p-i q谐波检测方法，建立了Matlab/Simulink仿真模型，给出了仿真试验结果。
结果表明有源电力滤波器具有良好的补偿特性。
关键词:谐波；瞬时无功功率理论；有源电力滤波器；Matlab/Simulink中图分类号：TM131文献标识码：A文章编号：1673-2928（2009）04-0060-0420世纪70年代以来，随着电力电子技术的飞速发展，特别是功率半导体器件和变流技术的发展，大容量电力整流、换流设备等电力电子装置和非线性负载的广泛使用，电网的谐波污染问题变得日益严重，由谐波引起的各种故障和事故也不断产生，谐波危害的严重性引起人们的高度关注。
目前谐波抑制的一个重要趋势是采用有源电力滤波器(Active Power Filter，APF)。
采用有源电力滤波器解决谐波问题，关键技术是谐波的检测和补偿电流的控制。
实时、准确地检测出电网中瞬态变化的谐波是有源电力滤波器进行精确补偿的前提。
补偿电流的控制方法是实现有源电力滤波器功能的核心环节，它负责控制有源电力滤波器产生预期的补偿电流。
1并联型有源电力滤波器（APF）的工作原理并联型有源电力滤波器是一种电力电子装置，其主电路的基本结构如图1所示。
储能元件(电感或电容)的作用是充当直流电源(电流源或电压源)，为可控开关电路进行逆变提供保证。
其基本原理是当需要补偿负载所产生的谐波电流时，检测电路检测出补偿对象负载电流i L中的谐波成分i Lh，将其反极性后作为补偿电流的指令信号，这样由补偿电流发生电路产生的补偿电流i C与负载电流中的谐波分量i Lh大小相等、方向相反，该补偿电流与电网的谐波及无功电流抵消，于是电网电流等于负载的基波电流，使电源电流成为正弦波。
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
z z z PsgiolePfrp
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
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］。
三相三线制并联有源电力滤波器仿真分析
三相三线制并联有源电力滤波器仿真分析摘要：本文介绍了有源电力滤波器基本原理、基于瞬时无功功率理论的ip －iq谐波电流检测方法，依据该谐波检测方法构建了三相三线制并联有源电力滤波器，进行了MATLAB仿真实验，仿真结果验证了该滤波装置谐波检测的准确性及装置的良好谐波治理性能。
关键词：有源电力滤波器;谐波;MATLAB仿真0．引言20世纪80年代以来，随着电力电子技术的发展，非线性电力电子器件和装置在现代工业中得到广泛应用，使电力系统的非线性负荷明显增加，导致谐波危害日益严重，谐波治理刻不容缓[1-3]。
电力系统谐波抑制措施主要有三种[4]:受端治理:即从受到谐波影响的设备或系统出发,提高它们抗谐波干扰能力。
主动治理:即从谐波源本身出发,使谐波源不产生谐波或降低谐波源产生的谐波。
被动治理：即外加滤波器,阻碍谐波源产生的谐波注入电网,或者阻碍电力系统的谐波流入负载端。
被动治理谐波的措施：1.采用无源滤波器PPF（Passive Power Filter,PPF,PF）或称为LC滤波器。
LC滤波器[1-6]由电容元件、电感元件和电阻元件按照一定参数配置一定的拓扑结构连接而成的滤波装置。
LC滤波器是出现最早[6]，虽然存在一些较难克服的缺点[1-6]，但因其结构简单、设备投资少、运行可靠性较高、运行费用较低等优点，因此至今仍是应用最多的滤波方法[1-6]。
2.采用有源电力滤波器APF（Active Power Filter）。
有源电力滤波器是一种用于动态抑制谐波的新型电力电子装置，它以有对于大小和频率都变化的谐波进行补偿，其应用可克服LC滤波器等传统谐波抑制方法缺点。
随着电力电子技术水平的发展，有源滤波技术得到极大发展，在工业上已经进入实用阶段。
有源电力滤波器APF（Active Power Filter）是一种用于动态抑制谐波的新型电力电子装置，它以有对于大小和频率都变化的谐波进行补偿[4、5]。
1．有源电力滤波器基本原理有源电力滤波器（Active Power Filter,APF）是一类重要的电力电子在电力系统中应用的装置，能对频率和幅值都变化的谐波进行动态跟踪补偿，且补偿特性不受系统阻抗的影响。
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。
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ABSTRACT: The substantial increase in the use of power electronic equipment results in harmonic pollution and reactive burden above 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, potential and adjustable solution to the power quality problems .The shunt voltage-type APF has been analyzed in this paper, in terms of the working principle, 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 SimPowerSystem 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; simulation 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、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。
0
引言
由于电力电子装置的广泛应用，使得电网中
谐波的含量大量增加，它替代了传统的变压器等 铁磁材料的非线性引起的谐波，成为主要的谐波 源，对电力系统的安全运行和电气设备的正常使 用产生严重的危害。因此，谐波治理成为了电能 质量问题的核心内容之一，也是现代电力生产发 展的迫切要求。
[1]
有源电力滤波器(Active Power Filter， APF) 是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力 电子装置，它能对大小和频率都发生变化的谐波 以及变化的无功进行补偿， 其应用可克服 LC 滤波 器等传统的谐波抑制和无功补偿方法的缺点。
IS
U~
IO Z IC 主 控 制 电 路 电流检测
补 偿 电 流 发 生 器
指令电流 运算
驱动 电路
电流跟踪 控制
图 2-1. 三相并联有源电力滤波器系统原理图 有源电力滤波器的基本工作原理为：检测补 偿对象的电压和电流，经指令电流运算电路计算 得出补偿电流的指令信号，该信号经补偿电流发 生电路放大，得出补偿电流，补偿电流与负载电 流中要补偿的谐波及无功等电流抵消，最终得到 期望的电源电流波形。上述原理可用如下的一组
活带来巨大变化， 但是同时给电网带来严重污染， 影响了供电质量。电力系统中非线性负载种类繁 多，不同类型的有源电力滤波器对不同类型非线 性负载的补偿特性也不相同。 当今，大型整流设备、冶金工业和电力机车 等大型的谐波源都是典型的非线性负载，它们在 运行时给电网注入了大量谐波，而这些大型的谐 波源一般都采用大电感滤波的电流源谐波负载， 适合用并联型有源电力滤波器进行补偿。因此， 研究并联型有源电力滤波器（PAPF）有着重要的 现实意义[2]。
1
绪论
电力系统谐波和无功的来源主要是源自电网
中的非线性负载，如电弧炉、变压器、电力电子 装置等，随着这类设备日益广泛的应用和单机容 量的不断增大，电力电子装置的谐波污染问题已 经成为电气电子工程领域关注和研究的焦点问题 之一。不少国家和国际学术组织都制定了限制电 力系统和电力电子设备谐波的标准和规定，这有 力的促进了学术界和工程界对谐波抑制技术的研 究。解决谐波污染的主要途径有两条：一是对电 力电子设备进行改进(无源和有源功率因数正)， 二是对电网实施谐波补偿。尽管功率因数校正是 积极主动的方法，但对于庞大容量的电力系统而 言， 无源电力滤波器(Passive Power Filter， PPF) 和有源电力滤波器(Active Power Fietlr，APF)是
DAI Lu，ZOU Xudong，DAI Ke (State Key Laboratory of Advanced Electromagnetic Engineering and Technology(Huazhong University of science and Technology)，Wuhan 430074，Hubei Province，China)
2015 年 1 月 26 日
《 电力电子在电力系统中的应用》课程设计
1
并联型有源电力滤波器的设计与仿真
代璐，邹旭东，戴珂
（强电磁工程与新技术国家重点实验室（华中科技大学） ，湖北省 武汉市 430074）
The Design and Simulation of the Shut Active Power Filter
基 金 项 目 ： 国 家 重 点 基 础 研 究 发 展 计 划 项 目 (973 计 划 ) (2006CB200303，2006CB2003056)。 The National Basic Research Program (973 Program) (2006CB200303, 2006CB2003056).
关键词：谐波抑制；并联型有源电力滤波器；仿真
2
《电力电子在电力系统中的应用》课程设计
不可或缺的谐波治理手段，特别是先进的有源滤 波技术更具有重大的理论和工程现实意义。有源 电力滤波器作为综合治理电网污染的最有效手 段，有着广阔的应用前景。 1.1 谐波问题及研究现状 70 年代以来，由于电力电子技术的飞速发 展，各种电力电子装置在电力系统、工业、交通 及家庭中的应用日益广泛，谐波所造成的危害也 日趋严重。世界各国都对谐波问题予以充分的关 注。不少国家和国际学术组织都制定了限制电力 系统谐波和用电设备谐波的标准和规定。 制定限制谐波的标准是解决电力系统谐波危 害的影响的重要措施。参照国外标准，我国先后 于 1984 年和 1993 年分别制定了限制谐波的规定 和国家标准，即《电力系统谐波管理暂行规定》 与《电能质量-公用电网谐波》 。 1.1.1 谐波的基本概念 1822 年，法国数学家傅立叶指出，一个任意 函数都可以分解为无穷多个不同频率正弦信号的 和。基于此，目前国际普遍定义谐波为：谐波是 一个周期电气量的正弦波分量，其频率为基波频 率的整数倍。 1.1.2 谐波的产生和危害 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。 谐波对电网及其它系统的危害有以下几个方 面： 1.谐波使电网中的元件产生了附加的谐波损 耗，降低了发电、输电和用电设备的效率。 2.谐波影响了各种电气设备的正常工作。谐 波会使电机产生机械振动、噪声和过电压，使变 压器局部严重过热；还会使电容器、电缆等设备 过热、绝缘老化、寿命缩短，以致损坏。 3.谐波导致继电保护和自动装置的误动作， 并会使电气测量仪表测量不准确。 4.谐波对通信系统和电子设备会产生严重的 干扰。 对谐波进行研究，其意义一方面在于对谐波 影响及危害的分析，另一方面在于其对电力电子 技术自身发展的影响。 1.2 研究并联型有源电力滤波器的意义 电力电子技术的快速发展给人们的生产与生
cos wt sin wt
（2-8）
2.4 电流跟踪控制电路 电流跟踪控制电路是补偿电流发生电路中的 第 1 个环节，其作用是根据补偿电流的指令信号 和实际补偿电流之间的相互关系，得出控制补偿 电流发生电路中主电路各个器件通断的 PWM 信 号，控制的结果应保证补偿电流跟踪其指令信号
2 并联型有源电力滤波器的设计
2.1 并联型有源电力滤波器的工作原理 图 2-1 所示为有源电力滤波器系统构成的原 理图。图中，负载为谐波源，它产生谐波并消耗 无功。有源电力滤波器系统由两大部分组成，即 指令电流运算电路和补偿电流发生电路。其中， 指令电流运算电路的核心是检测出补偿对象中的 谐波和无功等电流分量，因此有时也称之为谐波 和无功电流检测电路。补偿电流发生电路的作用 是根据指令电流运算电路得出的补偿电流的指令 信号，产生实际的补偿电流。主电路目前均采用 PWM 变流器。
图 2-2 PAPF 控制框图
2.2.2 PAPF 主电路结构 根据储能元件(电容或电感)的不同，将有源 电力滤波器分为电压型和电流型两种，电压型有 源电力滤波器有能量损耗小和易于控制等优点， 目前有源电力滤波器的研究方向主要是电压型有 源电力滤波器。图 2-3 所示为电压型有源电力滤 波器的主电路图，其储能元件为电容，可控开关 电路通常由 GTO 或 IGBT 等大功率电力电子元件 构成。电压型有源电力滤波器的工作原理是根据 检测信号产生 PWM 输出电压，再经交流侧电抗 器转换成所需要的补偿电流。
电网 Load 电流指令检测环节 ic* PWM 形成 反馈量检测 iC