三相三线制并联有源电力滤波器仿真分析
三相三线并联型有源电力滤波器的研究
三相三线并联型有源电力滤波器的研究三相三线并联型有源电力滤波器的研究摘要：本文针对电力系统中普遍存在的电力质量问题，特别是电网谐波污染、电气压缩机和大功率变流器等设备引起的无功功率问题，提出了一种基于三相三线并联型有源电力滤波器的解决方案。
通过对系统中电源电压进行监测，有源电力滤波器可以主动耦合反馈控制引入的电流来实现无功功率的补偿和谐波的抑制，从而有效地改善电力系统的质量。
1. 引言电力质量问题指的是电能的某些特性不符合各种电气设备的要求，导致电气设备的失效或工作不稳定。
电力质量问题主要包括电网谐波污染、电气压缩机和大功率变流器等设备引起的无功功率问题。
这些问题不仅会对电力系统的正常运行造成不良影响，还会损害电力设备的寿命。
因此，解决电力质量问题是电力系统研究的重要议题之一。
2. 有源电力滤波器的原理有源电力滤波器是一种利用逆变器和控制算法来消除电力系统谐波和补偿无功功率的设备。
它通过电源电压的监测，实时计算电网的谐波电流和无功功率补偿值，并通过控制逆变器中的开关管实现有源滤波和补偿。
由于有源电力滤波器可以主动控制电流的引入，因此可以实现谐波的有效抑制和无功功率的补偿。
3. 三相三线并联型有源电力滤波器结构三相三线并联型有源电力滤波器由逆变器、滤波器和控制系统组成。
其中，逆变器是实现电流控制的核心部件，滤波器则用于抑制谐波，控制系统则实现对电流和功率的实时监测和控制。
逆变器采用了先进的PWM调制技术，能够根据控制算法实时计算需要引入的电流，通过调整开关管的导通和截止时间，控制电流的幅值和相位。
滤波器由谐波滤波电路和无功功率补偿电路组成，可以同时对电网中的谐波电流进行抑制和无功功率进行补偿。
控制系统采用了先进的DSP控制器，能够实时监测电源电压、电流和功率，并通过PID控制算法对逆变器进行控制。
4. 仿真结果与分析通过Matlab/Simulink软件对三相三线并联型有源电力滤波器进行了仿真。
结果表明，在电力系统谐波污染问题严重的情况下，有源电力滤波器能够有效地抑制谐波，并实现无功功率的补偿。
三相三线制并联型有源电力滤波器的设计与研究(精)
三相三线制并联型有源电力滤波器的设计与研究摘要随着现代工业技术的发展，电力系统中非线性负荷大量增加。
各种非线性和时性电子装置大规模地应用，造成电能质量恶化。
电力有源滤波器以其优越的补偿性能，已成为电力电子技术领域的研究热点之一。
而其中并联型有源电力滤波器过去和将来都将占据重要地位。
本文重点研究三相三线制并联电压型有源电力滤波器。
有源电力滤波器的两大关键技术是谐波与无功电流的检测和补偿电流控制。
实时、准确地检测出电网中瞬态变化的谐波与无功电流是有源电力滤波器进行精确补偿的前提。
目前有多种谐波与无功电流检测方法，其中，基于瞬时无功功率理论的检测法是三相系统中应用最为广泛的一种方法，包括适用于对称无畸变电网的p-q法及适用于不对称有畸变电网的ip-iq法和d-q法。
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。
本文详细分析了并联型有源电力滤波器的控制策略，包括补偿电流跟踪控制和直流侧电压控制。
通过分析和比较滞环控制、三角波控制和基于空间矢量的电压控制方法，最后确定补偿电流跟踪控制选用三角波比较控制法和滞环控制方法。
最后,为了验证所提出的检测方法和控制方法的正确性，本论文用MATLAB6.5/SIMULNIK下的电力系统模块Simpowersystems Blockset对整个三相三线制并联电压型有源电力滤波器系统进行了仿真研究。
仿真结果表明本文所设计的滤波器可以很好的滤除谐波，完成抑制谐波的作用。
关键词:有源电力滤波器;谐波与无功电流检测:补偿电流控制;三角波比较和滞环控制；仿真The design and research of Three-phase and three-wire System Shunt Active Power FilterAbstractWith the development of modern industrial technology，a large number of nonlinear loads in power systems to increase. Various nonlinear and time-scale application of electronic devices, caused power quality deterioration . Active power filter with its superior compensation performance. has become one of hot Research focus on power electronics technology area.The thesis mainly considers three-Phases and three-wire system shunt active. power filter. The two key technologies are harmonic and reactive currents detection ,and compensation currents control.Exact and real-time detection of the instantaneous variable harmonic and reactive current in power system is the premise for compensation of active power filter. At present，there are many detection methods concerningharmonic and reactive current，in which，the method based on instantaneous reactive power theory is used widely in three-phase system than others，and it consists of p-q detection method applied to symmetry power system without distortion，ip- iq detection method and d-q detection method applied to asymmetry distortion power System. Control method for compensation current is the key tache to accomplish the various functions of active power filter to establish the anticipative compared current. This paper analyzes the parallel active power filter control strategy, Including the compensation current tracking control and DC voltage control. Through analysis and comparison of hysteresis control, triangular wave control and space vector-based voltage control. Finalize the compensation current tracking control method used and the triangular wave comparison control method of hysteresis control.Finally, to verify the proposed detection method and control method is correct. Under this thesis, the power system with MATLAB6.5/SIMULNIK Simpowersystems Blockset blocks on the whole three-phase three-wire shunt active power filter system voltage conducted a simulation study. Simulation results show that the designed filter can filter out harmonic well, the completion of the role of harmonic suppression.Key word: Active Power Filter; Harmonic and reactive current detection; Compensation current control; Triangular wave comparison and hysteresis control; Simulation第一章电网谐波的实际问题电力系统中三相桥式整流器的使用极为广泛,由此引起的谐波电流也成了人们日益关注的问题。
三相三线并联型有源电力滤波器电流控制策略研究
中国电工技术学会科学技术奖三相三线并联型有源电力滤波器电流控制策略研究彭华良1魏学良2邱先锋1(1．上海追日电气有限公司，上海200062；2．中国石油大学，北京102249)摘要针对传统PI无法实现有源电力滤波器无静差谐波补偿，本文提出了两种输出电流控制策略：PI控制和重复控制并联运行的复合控制技术与指定次数无静差控制技术。
PI控制和重复控制并联运行的复合控制技术利用重复控制对于周期扰动信号无差跟踪的特点来提高有源滤波的稳态精度，PI控制保证有源电力滤波器的动态性能。
指定次数无静差控制技术对单频率谐波进行无静差调节。
仿真与实验结果证明了所提出的两种控制技术的有效性，但其工业现场应用仍需进一步验证。
关键词：PI控制；重复控制；指定次数无静差控制；并联有源电力滤波器；电流补偿C ur r ent C ont r ol St r a t egyR ese ar ch f or T hr ee Phas e T hr ee W i r e Par al l elA ct i ve P ow e r Fi l t er．P Png j j m af砌尹191W色f．X跖Pf施行92Q f M X矗z，毛，叠以91(1．Shan曲ai Sur pass S un E l ec t r i c C o．，L，t d，Shan曲ai200062；2．C hi na U ni V eV s i t y of Pet r ol eum，Bei j i ng l02249)A bs t r act Si n ce n．adi ti onal P I con t r oU ef can not r eaH ze z er0st eady’e盯or ha啪onl c com pen s at l onf or ac t i ve pow er f i l t er’t w o m e m ods，c om pose d cont r ol l e r w i t h P I cont r ol l e r and r e pet i t i ve cont r ol l e rpa r al l e l r unn i ng ar e pr opos ed and spec i f i e d ofder z er o st e ady er r or co nt r o l l er，ar e pr o pos ed．C om po s edcont r ol I e r w i t h PI cont r ol l e r and r e pet i t i V e cont r ol l e r par al l el r unn i ng i m pr oV es s t e a dy per f6r m ancesi nc e f e pet i t i V e cont r ol l e r c an f bl l ow pe r i odi c di s t ur ba nce w i t h z er o st eady—ef‘r or，w hi l e PI cont r ol l e re n s ur es ra pi dl y r es po ndi ng t o b噜change．Speci fi ed order z er o st eady—e r r or t echnol o gy c an r e al i z e z er ost e ady—er r or c ont r ol f or si ngl e f r equ encyham oni c．Si m ul at i on and exper i m ent sh ow t he se t w o m et h odsar e ve哆us ef ul，how eV er t hey s ho ul d be t e st e d i n a ppl i cat i ons of i ndust r y fi el d．K ey w or ds：PI c伽tf ol；嘲)et it iV e cont r ol；spec i f i e d order zer o．e n-or conl f ol；s hunt ac t i V e pow e rfi lt er；c ur r e nt com pens at i ng1引言理想电力系统，电能以单一恒定的工业频率(50H z或60H z)和规定的电压向用户供电。
三相三线制并联型有源电力滤波器的仿真
三相三线制并联型有源电力滤波器的仿真摘要随着分布式发电接入电网，并网逆变器等电力电子设备得到大量使用，谐波的危害日益严重，使电网的供电质量受到影响。
相比于无源滤波方式，有源滤波是一种新型的谐波抑制方法。
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，本文以三相电路瞬时无功功率理论为基础检测谐波电流，对三相三线制并联型有源电力滤波器做出了仿真分析，仿真结果表明参数设计合理，可以有效抑制电源电流中的谐波。
关键词谐波；瞬时无功功率；三相三线制；有源电力滤波器；仿真近年来，随着分布式发电接入电网，并网逆变器等电力电子设备得到大量使用，带来的谐波问题日益严重。
有源电力滤波器是一种新型的电力电子装置，它不仅能补偿各次谐波，还可补偿无功，有一机多能的特点，在性价比上较为合理；滤波特性不受系统阻抗的影响，可消除与系统阻抗发生谐振的危险；具有自适应功能，可自动补偿变化着的谐波。
本文基于三相电路瞬时无功功率理论，对三相三线制并联型有源电力滤波器进行了设计与仿真，仿真结果表明参数设计合理，可以有效抑制电源电流中的谐波。
1 基于瞬时无功理论的谐波检测[1]三相电路瞬时无功功率理论突破了传统的以平均值为基础的功率定义，系统地定义了瞬时无功功率、瞬时有功功率等瞬时功率量。
以该理论为基础，可以得出用于有源电力滤波器的谐波电流实时检测方法。
以瞬时无功功率理论为基础的三相电路谐波电流的检测方法如图1所示。
图1 基于瞬时无功理论的三相谐波检测算法图中，、、和、、分别为各相电压和电流的瞬时值，、两相瞬时电压、和、两相瞬时电流、，，，LPF为低通滤波器。
2 三相三线制并联型有源电力滤波器[2-3]补偿谐波时，有源电力滤波器首先检测负载电流的谐波分量，将其反极性后作为补偿电流的指令信号，由补偿电流发生电路产生的补偿电流即与负载电流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。
上述原理可用如下的一组公式描述：（16）（17）（18）（19）式中—负载电流的基波分量。
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。
三相三线并联型有源电力滤波器的仿真
１ 并联型有源电力滤波器的工作原理
图１为 APF 的 原 理 图.其 中 电 网 侧 的 三 相 交
流电压用es,输 出 电 流 为is,负 载 电 流 为il ,A电流为ic∗ .
es
is
iL
ic
i* c
PWM
图 １ APF 系统原理图
并联型 APF 由 控 制 电 路 和 主 电 路 组 成. 逆 变
１４．１７％,APF 能够进行谐波抑制和补偿.
[关 键 词 ]三 相 三 线 制 ;有 源 电 力 滤 波 器 ;谐 波 电 流 检 测
[中 图 分 类 号 ]TM７６１,TN７１３．８
[文 献 标 识 码 ]A
有源电力滤 波 器 APF 目 前 以 单 独 使 用 的 比 较 广泛,与 此 同 时,并 联 型 有 源 电 力 滤 波 器 APF 技 术 手段也比较 成 熟 . [１Ｇ５] 由 于 电 力 电 子 装 置 的 开 关 频 率 和 耐 压 水 平 不 高 ,基 本 上 它 们 都 是 采 用 多 重 化 、多 电平等相关技术手 段,从 而 提 高 电 路 中 某 些 开 关 器 件的频率和耐压值.本文谐波电流的检测采用瞬时 无 功 功 率 理 论 ,在 实 际 应 用 中 ,人 工 神 经 网 络 的 方 法 计算建模比 较 困 难,实 现 也 比 较 困 难 . [６] 传 统 的 控 制策略主要是利用 PI控制,本文分别对d 轴和q 轴 都进行 PI控制,以减少电流的跟踪误差.
抑制谐波和补偿无功.阐述了 APF 的基本原理、主 电 路 拓 扑 结 构. 建 立 了 三 相 三 线 并 联 型 有 源 电 力 滤 波 器 在 三
相静止和两相旋转坐标系下的数学模型,电流环采 用 PI控 制,低 通 滤 波 器 环 节 采 用 移 动 平 均 滤 波 器 进 行 控 制,实
并联型有源电力滤波器系统建模与仿真
波 电流 的方 法 是：实时检 测 并计 算 出谐 波 电流 ，而
建造的模型仿真验证 了这一算法， 其中用三角波代替了恒频积分 中必须 的积分复位环节。 分析仿真的结果， 认
为这种算法 完全可 以采用Ｄ Ｐ Ｓ 控制 ， 取代传统文献所 采用 的模数混合控制 ， 从而有效提高控制器的抗干扰和 灵活性 。 该仿真为设计一个采 用该算法 进行Ｄ Ｐ 制且可靠 的Ｐ Ｐ 提供 了研 究平 台。 ｓ控 ＡＦ 关键 词： 有源 电力滤波器；单周控制；恒 频积分；空 间矢量 调制 中图分类号 ：Ｔ ７ ；Ｔ ７ ３． Ｍ ６ Ｎ １ ８ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１ ０ — １ ５ （０ ７ ０ — ０ ９ ０ ０ ７ ３ ７ 一 ２ ０ ） １０ １ — ６
ｆ ｔｒ Ｐ Ｆ 、 ｔ ａ ｅａ ｖ ｎａ ｅ ｆｌｓ ｏ ｕ ｉｇａ ｄ ｓ ｔｈ ｌｓ ， ｉ ｈ ｒｖ ｌ ｇ ｔ ｉ ｎ ｆ ｒ ｙ ａ ｃｒｓ ｏ ｓ ． ｈ ｄ ｌ ｉ ｅ （ ＡＰ ） Ｉ ｈ ｖ ｄ ａ ｔｇ ｓ ｓ ｍｐ ｔ ｎ ｗｉ ｓ ｈ ｇ ｅ ｏｔ ｅ ｕｉ ｔ ａ ｄｓ ｔ ｎ ｍｉ ｐ ｎ ｅ Ｂｙｔ ｅｍｏ ｅ ｌ ｏ ｅ ｃ ｎ ｃ ｏ ａ ｌｙ ｗｉ ｅ ｄ ｅ
摘 要： 系统采用基 于矢量运算 的恒频积分算法， 设计三相 三线 并联型有源 电力滤波器Ｐ Ｐ 。 Ａ Ｆ 它具有
算法简单 ， 计算代价 小，电压利用率高 ， 开关损耗４ ， 、 动态响应快等优 点。 通过 Ｍ ｔ ａ ／ ｉＰ ｗ ｒ ｙ ｔｍ ａ ｌｂ Ｓ ｍ ｏ ｅ Ｓ ｓ ｅ ｓ
并联型有源电力滤波器的仿真及软件设计的开题报告
并联型有源电力滤波器的仿真及软件设计的开题报告一、研究背景及意义随着电力质量的要求越来越高，功率电子设备引起的电磁干扰和谐波越来越重要。
为了解决这个问题，有源电力滤波器作为一种有效的方式受到了广泛关注。
有源电力滤波器是一种由电源端的电子开关器和控制电路、滤波元件、并联式逆变器等组成的滤波器，可有效地抑制谐波和其他短时波形干扰。
并联型有源电力滤波器由于其能够实时响应电网的负载需求，因此在工业运行中获得广泛应用。
在现代交流电力系统中，为了满足市场需求，需要开发具有高性能的电力滤波器。
因此，深入研究并联型有源电力滤波器是非常有意义的。
二、研究内容和方法本文将主要研究并联型有源电力滤波器的仿真及软件设计，研究内容包括以下几个方面：1. 建立并联型有源电力滤波器的模型，分析其工作原理、电路结构和参数设计。
2. 借助MATLAB/Simulink软件，建立并联型有源电力滤波器的仿真模型，分析其电路性能、控制策略和参数设置。
3. 借助C语言编程，进行并联型有源电力滤波器的控制器设计，实现滤波器的自适应控制功能。
4. 对仿真结果和实验结果进行对比分析，验证本文设计的并联型有源电力滤波器的控制算法的有效性和可靠性。
重点研究方法包括理论分析、电路仿真、软件和硬件调试等。
三、预期成果和意义通过本文的研究，将得到以下成果：1. 建立了并联型有源电力滤波器的电路模型，并分析了其工作原理和参数设计方法。
2. 借助MATLAB/Simulink软件，建立了并联型有源电力滤波器的仿真模型，验证了其电路性能和控制策略的正确性。
3. 借助C语言编写控制器程序，实现了并联型有源电力滤波器的自适应控制功能。
4. 经过仿真和实验对比验证，本文所提出的并联型有源电力滤波器的控制算法在其抑制谐波性能、稳定性、可靠性等方面有较好的表现。
本文研究的成果对提高工业电力品质，优化电力系统的运行和可靠性，促进工业现代化具有重要的意义。
三相三线并联型有源电力滤波器设计与控制
华中科技大学硕士学位论文三相三线并联型有源电力滤波器设计与控制姓名：耿攀申请学位级别：硕士专业：电力电子与电力传动指导教师：张凯20060429摘要随着电力电子装置在电力系统中的大量应用，电力系统的谐波污染问题日益严重。
谐波会对电力系统产生很多危害，必须予以抑制。
有源电力滤波器（APF）是优化电能质量的一种重要而且先进的手段。
而其中并联型有源电力滤波器过去和将来都将占据重要地位。
并联有源电力滤波器主电路设计是核心环节之一。
本文在三相三线并联型有源电力滤波器数学模型的基础上，通过对采用空间矢量调制的有源电力滤波器的工作过程的研究和分析，揭示了主电路各参数之间的相互关系。
根据瞬态电流跟踪指标的要求推导出并联APF输出电感的估算公式。
基于对电流跟踪误差矢量的度量，推导出针对特定负载的直流侧电容电压临界值表达式。
详细介绍了LCL输出滤波器参数的设计方法。
实时、高精度的谐波检测是有源电力滤波器的重要部分。
针对基于Park变换的d-q 检测方法，对基于该方法的电流检测误差进行了深入分析，包括锁相的相位误差和采样延时，以及低通滤波器对检测误差的影响。
检测谐波电流成分应用了滑窗迭代算法，它能有效地提高系统实时性和目标跟随特性，并具有计算量小和容易工程实现的特点。
为了保证系统的稳定运行，对于直流侧电压闭环控制进行了建模和分析，设计了相关的调节器，并精心设计了一套软启动方案。
电流跟踪控制直接决定了有源电力滤波器的补偿效果。
本文针对并联型APF电流环设计了三种控制方法：即PI控制方法、超前拍控制方法、重复+PI控制方法。
其中重复+PI控制方法是一种输出电流波形控制方法，即用PI环节保证系统的稳定性，同时依靠重复控制器提高输出电流的跟踪精度。
在以上研究的基础上，本文研制了一台三相三线并联型有源电力滤波器装置。
利用此装置本文对上述方法等进行了大量的实验和仿真研究，实验和仿真结果表明本文提出的方法完全适用于并联型有源电力滤波器，确保了有源电力滤波器的补偿性能。
三相有源滤波器的仿真研究
安徽工业大学毕业设计(论文)任务书课题名称三相并联有源滤波器的仿真研究学院电气信息学院专业班级电气工程及其自动化091姓名邓伟学号099064111毕业设计(论文)的主要内容及要求：1.了解电能质量的基本概念，掌握并联型有源电力滤波器基本概念及其基本工作原理。
2.理解并联型有源电力滤波器控制方法的原理，理解瞬时无功功率理论，掌握以此为基础的谐波电流检测方法。
3.熟练应用MATLAB软件，利用其中的Simulink工具箱建立起仿真模型，对并联型有源电力滤波器进行仿真研究。
4.完成5000汉字以上的英文资料的翻译。
5.熟练应用计算机，包括上网查找中、英文参考资料以及计算机编程、仿真等。
6.在理论分析的基础上，建立起仿真模型、进行仿真实验，得出仿真结果（图形或数据），来验证理论分析的正确性。
2013R年 3 月 1 日至2013 年 6 月12 日共15 周指导教师签字系主任签字院长签字摘要随着电力电子技术的发展及电力电子装置的普遍应用，在电力系统中产生了大量的电力谐波，已引起世界各国的广泛关注。
有源电力滤波器（APF）作为一种治理电网谐波行之有效的方法，能对频率和幅值都变化的谐波进行跟踪补偿，且补偿效果不受电网阻抗的影响，因而成为谐波抑制的重要趋势。
论文首先介绍了并联型有源电力滤波器的基本结构和原理，进而研究了基于瞬时无功功率理论的三相电路谐波电压检测方法。
接着讨论了PWM变流器的控制方法以及直流侧电容电压的控制策略。
其次，本文对并联型有源电力滤波器一些参数的进行选择。
这些参数的选择很大程度上决定了APF的补偿性能。
在前几章的基础上，最后利用了Matlab/simulink对三相并联型有源电力滤波器进行了系统的建模与仿真。
关键词：并联型有源电力滤波器；谐波检测；三角波控制；直流侧电压控制；ABSTRACTAs the rapid development of power electronics and the common use of the power electronic devices, there are more and more harmonic emerges in power system. All over the world, people become concerning about the power quality issue. Active Power Filter (APF) , as one effective method to correct the power harmonic, can dynamically trace and compensate any harmonic which is varying in frequency and amplitude, while network impedence has no effect on the compensation performance. Therefore, APF becomes an important trend to restrain power harmonic.Firstly, this article introduces the basic principle and structure of shunt APF, then studies a real time detecting method of harmonic voltage for three-phase circuit based on the instantaneous reactive power theory. Then discuss the control scheme of the PWM converter and the DC side voltage is discussed.Secondly,through the researches which have been carried out for shunt active power filter, the selection of the main circuit switching components are discussed detailedly. These parameters have great influences on the steady and dynamic compensation characteristics of shunt APF.Based on the former chapters, chapter 4 completes the modeling and simulation of the three-phase shunt APF using Matlab/Simulink.Key words: shunt APF; harmonic detect method; triangular wave control; DC side voltage control;目录摘要................................................................... ABSTRACT (II)目录 (III)第一章绪论 01.1选题目的及意义 01.1.1电力系统谐波 01.1.2谐波的治理策略 (1)1.2 有源电力滤波器研究现状及发展趋势 (2)1.2.1有源电力滤波器的国内外研究现状 (2)1.2.2有源电力滤波器的发展趋势 (3)1.3本文所做的工作 (4)第二章并联型有源电力滤波器 (5)2.1 有源电力滤波器 (5)2.2有源滤波器的工作原理 (8)2.3主电路结构及其相关参数设计 (9)2.3.1主电路工作原理 (9)2.3.2开关器件的选择 (11)2.3.3主电路容量 (11)2.3.4开关频率与死区时间 (11)2.3.5直流侧储能电容稳定电压 (12)2.3.6储能电容C (12)2.3.7交流侧电感L (12)2.4 本章小结 (13)第三章有源滤波器的谐波电流检测技术 (14)3.1常用的谐波电流检测技术 (14)3.2基于瞬时无功功率理论的ip -iq谐波电流检测法 (15)3.3 PWM控制方式的研究 (18)3.3.1 定时瞬时值比较PWM控制方式 (18)3.3.2 三角波比较PWM控制方式 (19)3.3.3 滞环瞬时值比较方式 (19)3.4本章小结 (20)第四章三相串联型有源电力滤波器的建模与仿真 (21)4.1 Matlab/Simulink仿真软件及其工具箱简介 (21)4.2系统仿真模型的构建 (22)4.3 有源电力滤波器仿真模型设计 (23)4.3.1 谐波源建模 (23)4.3.2 并联型有源电力滤波器建模 (23)4.4 仿真实验及结果分析 (27)4.5 本章小结 (32)第五章总结与展望 (33)5.1论文总结 (33)5.2下一步工作展望 (33)致谢 (34)参考文献 (35)第一章绪论1.1选题目的及意义随着科学技术与现代化建设的发展,电能在现代社会工业生产和日常生活中成为了不可缺少的重要能源之一。
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。
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。
三相并联型有源滤波器谐波检测与补偿控制技术的仿真研究的开题报告
三相并联型有源滤波器谐波检测与补偿控制技术的仿真研究的开题报告【摘要】随着电力电子技术的发展与普及，各种非线性负载所引起的谐波问题越来越突出，为此，有源滤波器成为了一种非常有效的解决方法。
本文针对三相并联型有源滤波器的谐波检测与补偿控制技术展开研究，采用Simulink工具对该系统进行建模与仿真分析，评估其实际效果并对其进行优化改进。
【关键词】有源滤波器；三相并联型；谐波检测；补偿控制技术；Simulink一、研究背景和意义随着工业和日常生活中的各种电子设备越来越多，非线性负载所引起的谐波问题越发突出。
特别是在电力电子设备中，谐波问题不仅威胁着负载设备的正常运行，同时也影响到了整个电网的稳定性和安全运行。
因此，如何解决谐波问题是电力电子工程中的重要课题。
有源滤波器是一种通过反馈控制来实现滤波的电力电子器件，被广泛应用于电力电子领域中。
有源滤波器不但能够有效地消除负载从电网中提取的各种谐波，而且还具有输出电流纹波小、谐波变化范围广等优点，成为了电力负载谐波问题的一种标准解决方案。
其中，三相并联型有源滤波器是一种应用广泛的有源滤波器，因为它不仅具有相比于其它两种滤波器更小的体积和更高的负载能力，还能够同时滤除三相的谐波。
二、研究内容与技术路线本文主要研究的是三相并联型有源滤波器谐波检测与补偿控制技术。
基于Simulink工具建立了该系统模型，对系统进行仿真研究，主要内容包括：1.分析三相并联型有源滤波器的基本工作原理及其控制方法，并设计出合适的控制器；2.建立三相并联型有源滤波器控制系统的Simulink模型，包括调制器、功率放大器、控制器和输出滤波器等模块；3.模拟三相并联型有源滤波器的正常工作情况，收集输出波形数据；4.通过傅里叶变换算法，对输出波形数据进行变换，得到谐波频率的大小与相位信息；5.根据谐波频率及大小信息，设计谐波补偿控制器，控制器对原信号进行处理后再输入到三相并联型有源滤波器中进行谐波补偿；6.优化改进谐波检测与补偿控制技术，提高三相并联型有源滤波器的效率和性能。
并联型有源电力滤波器(APF)原理简介及仿真验证
并联型有源电力滤波器（APF）原理简介及仿真验证概述：有源电力滤波器（APF）是一种用于动态谐波抑制的新型电力电子装置，它能够对不同大小和频率的谐波进行快速跟踪补偿，之所以称为有源，是相对于无源滤波器（L、LC等）只能被动吸收固定频率与大小的谐波而言。
APF 可以通过采样负载电流进行各次谐波的分离，控制输出电流的幅值、频率和相位，并且快速响应，抵消系统中的相应谐波电流，从而实现动态谐波治理。
APF的控制原理为采样负载电流（此电流包含基波与谐波），将此电流与锁相环输出的相位信号一起经过坐标变换后生成负载电流的直流分量，直流分量经过低通滤波器将谐波分量滤除成为基波信号，基波信号再与负载电流相减得到真正的谐波信号，再通过电流内环使APF的输出电流跟踪谐波信号，同时通过电压外环使直流侧电压稳定在给定值，进而生成APF所需要注入的谐波电流，该谐波电流与谐波源的电流相互抵消，从而保证电网侧的电流为纯净的基波电流信号，进而完成滤波任务。
正文：1.电力系统中的谐波是指电流中所含有的频率为基波的整数倍的电量，一般是指对周期性的非正弦电量进行傅里叶级数分解，其余大于基波频率的电流产生的电量。
电力系统中不存在绝对纯净的电流，一般都是基波+谐波，只是谐波的含量不同而已。
2.谐波治理装置一般包含无源滤波器与有源滤波器。
无源滤波器指由R,L,C等无源元器件组成的滤波装置，这些滤波装置的优点在于简单易用，缺点在于效果一般，只能用于特定场合，有些无源装置甚至只能针对某一特定电站。
有源滤波器一般指并联型有源电力滤波器（APF），这是一种近年来兴起的滤波装置，具备很多优点，例如快速，稳定，可适时补偿。
其缺点也是显著的，例如电力电子器件的有限耐压等级与可承受电流等级低导致其容量无法满足大电站需求，另外成本也是制约其发展的一个瓶颈。
3.有源电力滤波器的原理：有源电力滤波器（APF）是一种用于动态抑制谐波的新型电力电子装置，它能对大小和频率都变化的谐波进行抑制，可以克服LC滤波器等传统的谐波抑制设备不能灵活调节的缺点。
新型三相三线制并联有源滤波器的应用研究
新型三相三线制并联有源滤波器的应用研究【摘要】随着现在工业的发展，非线性和时变性电子装置，如逆变器、整流器和各种开关电源的大规模应用，带来了电力系统的电能质量问题。
所谓电能质量问题是指由于电力系统中接入了非线性负载而导致的电源电压和电流的波形畸变、功率因数地下、相位失真等问题。
本文提出了一种新型三相三线制并联有源滤波器的控制方法，有效的降低了补偿后电源电流的谐波含量，提高了有源滤波器的谐波补偿效果。
【关键词】有源滤波器;谐波补偿;滑模控制引言随着现代工业的发展，各种非线性和时变性电子装置如逆变器、整流器及各种开关电源等大规模地应用，导致了电力系统的电能质量问题。
电能质量的下降严重影响着供电、用电设备的安全运行，引起世界各国的高度重视[1]。
并联有源电力滤波器作为补偿电力系统中谐波电流的有效装置，越来越受到人们的关注。
其研究的重点主要包括有源滤波器的建模方法和参考信号跟踪控制方法。
一、有源滤波器的发展现状文献[2]-[3]采用间接电流控制方法设计了并联有源滤波器。
文献[2]将滑模控制方法运用到电压控制，实现了电源参考电流幅值的计算，并在此基础上建立了直接和间接电流控制有源滤波器。
[3]提出了间接电流控制不需要补偿电流检测装置，只需要电源电压电流检测和直流侧电压检测装置。
这种方法能有效的减少系统对硬件的需求，且易于DSP实现。
文献[4]在传统滞环控制的基础上加入了积分环节，构造了一种新型滑模控制，有效的降低了电源电流的稳态跟踪误差。
在三相四线制有源滤波器系统中，一些研究者对有源滤波器的一些控制方法进行了比较。
滑模控制是一种设计和分析紧密结合，对模型不确定和对外界扰动具有鲁棒性的控制方法。
该控制方法迫使系统在一定特性下沿规定的状态轨迹作小幅度、搞频率的上下运动，即所谓的“滑动模态”。
因此，滑模变结构控制非常适合用于有源电力滤波器参考电流信号的跟踪控制。
采用滑模变结构控制方法设计有源电力滤波器，其中滑模控制谐波串联补偿器并提出了一种离散自适应滑模控制理论。
电力电子课程设计——三相电力有源滤波器的设计与仿真
中南大学电力电子技术课程设计报告课题: 三相有源电力滤波器设计与仿真班级: 电气工程及其自动化学号:姓名:指导老师:电力电子学,又称功率电子学(Power Electronics)。
它主要研究各种电力电子器件，以及由这些电力电子器件所构成的各式各样的电路或装置，以完成对电能的变换和控制。
它既是电子学在强电(高电压、大电流)或电工领域的一个分支，又是电工学在弱电(低电压、小电流)或电子领域的一个分支，或者说是强弱电相结合的新科学。
电力电子学是横跨“电子”、“电力”和“控制”三个领域的一个新兴工程技术学科。
电力电子技术以快速可控的电能变换技术为主要对象,以方便,节约,安全, 为特点,大大提高了人类在生产和生活中的效率和舒适性,从而得到了日益广泛的普及。
但是作为电网的非线性和时变性负荷的电力电子装置(如逆变器,整流器等)的大规模应用,其负面效应也日益明显。
电力电子装置的开关动作向电网中注入了大量的谐波和次谐波分量,导致了交流电网中电压和电流波形的严重失真,早已替代传统的变压器和铁磁材料的非线性引起的谐波成为最主要的谐波源。
电力电子设备的大量使用使得谐波问题日益严重,有源电力滤波器作为一种用于动态抑制谐波和补偿无功的电力电子装置,有着非常好的发展前景。
本文综述了电力谐波抑制技术的发展概况以及有源电力滤波器的发展趋势,深入分析了有源滤波器的结构及工作原理。
本次课程设计是进行三相有源电力滤波器的设计。
首先对谐波的相关知识做了简要的介绍，叙述了谐波的产生途径，所造成的危害，并对治理谐波的两种常用方法：无源滤波器与有源滤波器的各自特点做了介绍及对比。
接下来对有源滤波器的原理做了介绍，对课题中所要求的非线性负载，三相不可控整流电路的运行特性及产生的谐波成分做了分析；对用来生成跟踪电流的逆变电路进行了理论分析，并设计了用来初期滤波的无源单调谐滤波电路；同时对上述电路的参数进行了计算并对主要元器件进行选型。
有源滤波器的重要部分是谐波电流的检测与补偿电流的控制。
并联型有源电力滤波器部分仿真和分析
太原理工大学现代科技学院毕业设计（论文）第三章并联型有源电力滤波器部分仿真和分析有源电力滤波系统是一个复杂的非线性、强耦合控制系统，对它进行精确的理论分析是比较困难的，常常需要花费大量的时间和精力。
仿真可以验证系统结构、控制方法的正确性，加深对系统和控制方法的理解。
在已经详细介绍了APF 的工作原理，主电路结构，谐波检测方法，电流跟踪控制方法等后，在这章里将以三相四线制系统的三变流器主电路结构为例，利用MATLAB环境下Simulink中的模块搭建APF系统，对APF系统进行仿真和分析。
3.1 Simulink简介Simulink是MATLAB软件的一个附加组件，用来提供一个系统级的建模与动态仿真工作平台，它是用模块组合的方法来使得用户能够快速、准确地创建动态系统的计算机模型，对于复杂的非线性系统的效果更为明显。
Simulink模型模拟非线性的动态系统，提供图形动画的处理方法，方便用户观察整个仿真的过程。
Simulink没有独立的程序语言，它能够将S函数通过特殊的语法规则被Simulink 模型或者模块调用，具有更完备的处理能力，同时它也不是一个封闭的组件，允许用户根据自身需求定制自己的模块或者模块库。
Simulink还拥有非常完善的帮助系统，用户可以方便的找到对应模块的说明和例程，快速掌握模块使用方法。
Simulink中包括各种功能的模块，在仿真建立时，根据实际电路系统的需要采用相应的模块,在Simulink环境中建立仿真电路系统。
其仿真过程是交互式的，用户可以根据自己的需要随时更改模块参数，并即时察看仿真结果。
本文的仿真实验主要是使用Simulink中的电力系统模块中的电力电子模型对APF系统进行仿真。
3.2仿真模型搭建1。
电力有源滤波器(APF)的仿真分析
《装备维修技术》2021年第6期—377—电力有源滤波器（APF）的仿真分析郭泽华（许昌电气职业学院，河南 许昌 461000）Simulation analysis of active power filterGuo Zehua引言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，但是由于发电设备和电网技术的更新，其二者对于谐波污染的贡献量已经很少；其三是用电设备产生的谐波，其对于谐波污染的贡献量最多。
产生谐波电气设备主要有：1.整流设备、2.电弧炉、电石炉、3.变频装置、4.家用电器。
谐波的危害概括起来，大致可以有以下几个方面：1谐波增加了系统中元件的附加谐波损耗，降低了发电、输电及用电设备的使用效率、2谐波影响各种电气设备的正常工作、3谐波频率与输电系统固有的特征频率重合时会发生谐振、4谐波会导致继电保护和自动装置的误动作、5谐波会对邻近的通信系统造成明显的干扰，降低通信质量、6与弱交流系统连接时可能出现谐波不稳定性。
1 并联型有源电力滤波器工作原理在有源电力滤波器的各种类型中，占主导地位的是并联型有源电力滤波器。
这种有源电力滤波器可认为由两大部分组成，即指令电流运算电路和补偿电流发生电路。
其中补偿电流发生电路由电流跟踪控制电路、驱动电路和主电路三部分构成的。
图1 并联型有源电力滤波器的原理框图（Fig.1 principle block diagram of shunt active power filter） 图1所示为并联型有源电力滤波器的原理框图。
图中e s 表示交流电源，负载为谐波源（即补偿对象），它产生谐波并消耗有功功率。
有源滤波器与补偿对象并联接入电网，故称为并联型。
并联型APF的工作原理可由下式表示：（１-1）式中i Lf 为负载电流的基波分量，i c 为有源滤波器的补偿电流，i Lh 为负载电流的谐波分量。
由式（2-1）可以看到：当i Lh 被完全补偿后，系统电流变为理想的正弦波。
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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。
和传统的无源电力滤波器相比，是一种很有前途的消除或抑制负载或电网谐波手段。
图1为最基本的有源电力滤波器系统构成的原理图[4、5]。
图1 并联型有源电力滤波器系统构成
系统主要有两大部分组成[5]，即指令电流运算电路和补偿电流发生电路（由电流跟踪控制电路、驱动电路、和主电路三个部分组成）。
其中，指令电流运算电路的主要功能是检测出补偿对象电流
中的谐波电流分量，即所谓得谐波检测电路。
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。
补偿电流与负载电流中要补偿的谐波电流相抵消，最终得到期望的电源电流。
主电路目前均采用pwm变流器。
2．基于瞬时无功功率的ip-iq检测方法
有源电力滤波器谐波检测环节直接影响到谐波补偿效果，快速、准确的检测出谐波对有源电力滤波器整体性能至关重要。
基于ip－iq运算方式的谐波电流检测法是由西安交通大学王兆安教授在二十世纪九十年代提出的，该方法可以快速检测，即使当电压波形有畸变，也能准确地检测出全部谐波和无功电流。
ip－iq 法原理如图2所示[6]，pll为锁相环。
图2 ip－iq检测方法原理图
图中
3．仿真分析
本文用matlab对三相三线制并联有源电力滤波器系统进行仿真研究。
主要参数为：
电网：三相理想电压源：35kv，50hz。
谐波检测方法：基于瞬时无功功率的ip－iq检测方法
非线性负载：阻感性载负。
图3－1补偿前系统电流波形及频谱分析
从实验结果可以看出：有源电力滤波器未投入前负载电流中含
有很大谐波成分。
从波形及频谱分析出电流总谐波畸变率达到
27.54％。
而在有源电力滤波器投入后，电流总谐波畸变率为0.56％, 对谐波起到了很好的抑制作用。
4．结论
本文研究了三相三线制并联有源电力滤波器谐波检测方法－基
于瞬时无功功率理论的ip－iq谐波电流检测方法，进行了基于该
谐波检测方法构建的三相三线制并联有源电力滤波器仿真分析，结果验证了检测方法的准确性及该滤波装置对谐波抑制的良好性能，具有理论及实践意义。
参考文献：
陈志业,尹华丽,李鹏.电能质量及其治理新技术[j].电网技
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