有源电力滤波器的simulink仿真
有源滤波器仿真
1 引言电力电子产品广泛应用于工业控制领域，并且用户对电能质量要求越来越高，其中最为突出的是电压质量和谐波问题。
因此，如何提高电压质量、治理谐波就成为输配电技术中最为迫切的问题之一。
低成本的无源滤波器PF(Passive Filter)是目前普遍采用的补偿方法，但其滤波效果与系统运行参数密切相关，在特定情况下无源滤波器还可能与系统发生谐振。
80年代以来，利用功率开关的有源电力滤波器APF(Active Power Filter)的研究越来越引起人们关注。
APF是一种用于动态谐波抑制、无功补偿的新型电力电子装置，但是由于电源电压直接加在逆变桥上，其对开关器件电压等级要求较高；当负载谐波电流大时，有源滤波装置的容量也相应较大；对于高于有源滤波器开关频率的谐波也无法通过有源滤波器滤除，因此同时具有较大的补偿容量和较宽的补偿频带较为困难。
将APF与PF相结合，合理分担补偿需求，可使APF容量减小。
混合型补偿方案的基本原理就是将常规型APF上承受的基波电压移去，使有源装置只承受谐波电压，从而可显著降低有源装置的容量，充分发挥PF的高耐压、大容量、易实现等特点以及APF所具有的宽谐波抑制范围和自动跟踪等优势。
2 无源滤波器用于谐波治理的传统方式为并联无源LC滤波器，选定R、L、C的参数，使滤波网络在一定的谐波信号频率处产生谐振，从而达到抑制谐波的目的。
无源滤波器主要可以分为两大类：调谐滤波器和高通滤波器。
调谐滤波器实际应用较多的是单调谐滤波器，它是利用电感、电容的串联谐振原理构成的。
3 有源滤波器有源滤波器的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而极性相反的补偿电流，从而使电网中只含有基波分量，达到实时补偿电流的目的。
如果要求有源滤波器在补偿谐波的同时，还补偿负载的无功，则只要在补偿电流的指令信号中增加与负载电流无功分量反极性的成分即可。
这种滤波器可对频率和大小都随时间变化的谐波以及变化的无功功率进行迅速动态跟踪补偿。
有源电力滤波器的PR+滞环电流控制策略研究
有源电力滤波器的PR+滞环电流控制策略研究张墙;刘慧;孙涛;袁芊芊【摘要】为有效解决传统滞环控制存在较大纹波和比例谐振(PR)控制器设计复杂的问题,对PR控制和滞环控制原理进行分析,提出了一种PR与滞环复合(PR+滞环)的电流环控制策略.该策略首先利用基于瞬时无功功率的ip-iq谐波检测法分离出谐波电流,然后通过电流环控制实现对谐波电流的补偿计算,最后控制双极型晶体管的通断对电网谐波电流进行补偿.在Matlab/Simulink下搭建有源电力滤波器仿真模型,将对比PR+滞环控制与传统的滞环控制的电网电流波形并进行频谱分析,发现电网电流波形毛刺明显减少,畸变率下降8.79％.对比结果表明,在PR+滞环控制下的系统具有较高的动态性能和稳态性能,能快速跟踪补偿谐波电流,有效抑制电网电流畸变.【期刊名称】《自动化仪表》【年(卷),期】2019(040)001【总页数】4页(P20-23)【关键词】滞环控制;比例谐振;纹波;无功功率;谐波电流;有源电力滤波器;跟踪补偿;电流畸变【作者】张墙;刘慧;孙涛;袁芊芊【作者单位】西南科技大学信息工程学院,四川绵阳621010;西南科技大学信息工程学院,四川绵阳621010;西南科技大学信息工程学院,四川绵阳621010;西南科技大学信息工程学院,四川绵阳621010【正文语种】中文【中图分类】TH890 引言电力系统中具有非线性和不平衡性的用电负荷大量增加，会引发系统中谐波分量的增加和电压的波动，给人们生活带来很大的不便[1]。
有源电力滤波器(active power filter，APF)是解决电网污染的有效的方法之一，能快速补偿谐波电流和无功功率[2-3]。
单纯的滞环控制会带来较大纹波，使电网电流波形存在毛刺。
而比例谐振(prportional resonance,PR)控制需要嵌入与所补偿谐波频率相同的正弦信号模型，才能实现对谐波信号的无静差追踪[4]。
这会造成单纯PR控制时所设计的控制器较为复杂，参数整定较为繁琐。
基于Matlab_Simulink的整流滤波电路的建模与仿真
4 结束语
上面我们对三种整流滤波电路建立了相应的 Simulink 模型并进行了仿真 ,结果与理论分析完全 一致 。从中可以归纳出以下几点 :
(1) 带有二极管的整流滤波电路的建模 ,二极 管的模型是关键 。Simulink 模块库中没有提供现成 的模块 ,所以要首先合成出合适的模块 。
来看 ,协议引进的各种自适应设计 ,在误码率很低以 及较小 R T T 延时情况下 ,会稍微降低协议的效率 , 而在信道干扰严重以及 R T T 延时较长的情况下 ,能 大大改善协议的效率和可靠性 。其综合性能优于被 广泛应用的 ZMODEM 协议 ,既可以适用于全双工 卫星通信 ,也能够适用于短波与卫星合成的全双工 通信 。本协议在协议的延时和重发策略上作相应的 扩展以及自适应设计 ,还可以将其推广应用到基于
电子科技
基于 Matlab/ Simulink 的整流 滤波电路的建模与仿真
山东大学威海分校电子系 (威海 264209) 郑亚民 蒋保臣
摘 要 文章建立了几种整流滤波电路的 Simulink 模型 ,给出了仿真的分析结果 。 关键词 Matlab 电路 电容 电感 整流 滤波 Simulink
图 6 单相半波整流电感电容滤波电路
V 1 = V s - I1 Rs
∫ I1
=
(1) L
(V1 -
V o) d t
∫ V o
=
(1) C
( I1 -
Io) d tபைடு நூலகம்
Io = V o/ R
( 2) 当 V s < V 1 时二极管 D 反向截止 , 根据 KVL 可以得到 :
图 7 单相半波电容整流滤波电路 Simulink 模型
有源电力滤波器simulink仿真
用负载电流减去，
i q I q cos 1 t
得谐波电流
有源电力滤波器simulink仿真
5.利用复功率计算法（p-q法）
有源电力滤波器simulink仿真
6.
该方法中需用到与 a 相电网电压 ea 同相位 的 正、 余弦信号 sinωt 和 - cosωt ,它们由一个 锁相环(PLL)和一个正、 余弦信号发生电路 得到。根据定义可算出 ip 、 iq ,经L PF 滤波 后可得 ip 、 iq 的直流分量 ip 、 iq (由 iaf 、 ibf 、 icf产生) ,因此由 ip 、 iq 即可算出iaf 、 ibf 、 icf ,进而算出 iah、 ibh、 ich。若要检 测 ih + iq ,则只需断开图 2 中计算 iq 的通道 即可。若只检有测源电i力q滤,波则器s只imul需ink仿对真 iq 反变换即可。
有源电力滤波器simulink仿真
有源滤波装置通过检测补偿对象的电压和 电流，得出与负载电流中的谐波电流大小 相等、方向相反的补偿电流，从而使电网 的电压、电流恢复为正弦波形。
有源电力滤波器simulink仿真
电路压）源型PWM变流器（主电
有源电力滤波器simulink仿真
有源滤波装置通过检测补偿对象的电压和 电流，得出与负载电流中的谐波电流大小 相等、方向相反的补偿电流，从而使电网 的电压、电流恢复为正弦波形。
有源电力滤波器simulink仿真
3.电压型补偿电路 电压型有源电力滤波器的基本结构是，其 直流侧有直流电容（直流侧是一个恒定的 电压源），变流器以电压逆变方式工作。 利用交流电抗器两端的电压差产生补偿电 流，并通过控制该电流使之与补偿电流指 令值一致，以实现补偿。
有源电力滤波器simulink仿真
基于Matlab自动代码生成的APF研究
基于Matlab自动代码生成的APF研究郭飞亚;尹太元【摘要】针对传统有源电力滤波器(APF)开发周期长、系统算法设计与硬件实现脱节的弊病,提出了基于Matlab自动代码生成的有源电力滤波器开发方法.将Matlab/RTW工具与Simulink相结合,在建立APF数学模型的基础上,采用PI控制加重复控制策略,搭建Simulink仿真模型,从Simulink模型自动生成代码,并自动建立可实时运行的程序.对比仿真与实验波形,验证了基于Matlab自动代码生成的APF开发方案的可行性与高效性.【期刊名称】《中原工学院学报》【年(卷),期】2016(027)001【总页数】4页(P88-91)【关键词】有源电力滤波器;自动代码生成;重复控制【作者】郭飞亚;尹太元【作者单位】中原工学院,郑州450007;中原工学院,郑州450007【正文语种】中文【中图分类】TM46有源电力滤波器(APF)是一种新型的抑制谐波与补偿无功功率的电力电子装置,可以补偿频率和幅值时变的谐波分量和无功分量，具有广泛的应用前景。
APF的传统开发方法,首先采用Simulink对控制算法进行仿真，证明算法的控制参数无误后进行手写代码编写，代码编写完毕后在硬件平台上进行实验,开发周期长，效率低，易出错，且成本较高。
基于Matlab自动代码生成的有源电力滤波器采用Matlab自动代码生成技术(RTW实时代码生成工具箱)，将设计、仿真、编程和优化集中到一起开发，克服了传统开发方式中控制算法与硬件实现相分离的弊病，可实现仿真与实际相对应，缩短了系统开发时间。
文献[1]提出基于PI控制的APF研发方法，但是，常规PI控制下的APF电流闭环传递函数中存在一个周期性的干扰信号,影响系统跟踪控制的实时性。
文献[2]提出了重复控制策略，但是使用的是传统手动编写代码方法。
文献[3]阐述了用Matlab 完成自动代码生成的方法，但是并未给出研发实例，没有清晰描述仿真实现到代码生成的具体过程。
二.二阶RC有源滤波器的设计—— MultiSim仿真
湖南人文科技学院毕业设计二阶RC有源滤波器的设计报告滤波器是一种能够使有用频率信号通过，而同时抑制（或衰减）无用频率信号的电子电路或装置，在工程上常用它来进行信号处理、数据传送或抑制干扰等。
有源滤波器是由集成运放、R、C组成，其开环电压增益和输入阻抗都很高，输出阻抗又低，构成有源滤波电路后还具有一定的电压放大和缓冲作用，但因受运算放大器频率限制，这种滤波器主要用于低频范围。
设计几种典型的二阶有源滤波电路：二阶有源低通滤波器、二阶有源高通滤波器、二阶有源带通滤波器，研究和设计其电路结构、传递函数，并对有关参数进行计算，再利用multisim 软件进行仿真，组装和调试各种有源滤波器，探究其幅频特性。
经过仿真和调试，本次设计的二阶RC有源滤波器各测量参数均与理论计算值相符，通频带的频率响应曲线平坦，没有起伏，而在阻频带则逐渐下降为零，衰减率可达到|-40Db/10oct|,滤波效果很理想。
1965年单片集成运算放大器的问世，为有源滤波器开辟了广阔的前景；70年代初期，有源滤波器发展引人注目，1978年单片RC有源滤波器问世，为滤波器集成迈进了可喜的一步。
由于运放的增益和相移均为频率的函数，这就限制了RC有源滤波器的频率范围，一般工作频率为20kHz左右，经过补偿后，工作频率也限制在100kHz以内。
1974年产生了更高频的RC有源滤波器，使工作频率可达GB/4（GB为运放增益与带宽之积）。
由于R的存在，给集成工艺造成困难，于是又出现了有源C滤波器：就是滤波器由C和运放组成。
这样容易集成，更重要的是提高了滤波器的精度，因为有源C滤波器的性能只取决于电容之比，与电容绝对值无关。
由RC有源滤波器为原型的各类变种有源滤波器去掉了电感器，体积小，Q值可达1000，克服了RLC无源滤波器体积大，Q值小的缺点。
但它仍有许多课题有待进一步研究：理想运放与实际特性的偏差的研究；由于有源滤波器混合集成工艺的不断改进，单片集成有待进一步研究；应用线性变换方法探索最少有源元件的滤波器需要继续探索；元件的绝对值容差的存在，影响滤波器精度和性能等问题仍未解决；由于R存在，集成占芯片面积大，电阻误差大（20%～30%），线性度差等缺点，使大规模集成仍然有困难。
基于瞬时无功功率理论的APF仿真设计
基于瞬时无功功率理论的APF仿真设计作者：王敬禹贺剑田晨来源：《价值工程》2013年第26期摘要：基于瞬时无功功率的谐波和无功电流检测方法的研究，提出了ip-ip检测方法，并对有源电力滤波器（APF）设计原理进行了介绍。
利用SIMULINK对APF进行了系统仿真并给出了设计流程及其结果分析，有源滤波器的系统仿真将对实物制作起到很大的推动作用。
Abstract： Based on instantaneous reactive power， harmonic and reactive current detection method research， ip-ip detection method is proposed， and the design principle of active power filter （APF） are introduced. Using the SIMULINK simulation of APF system is introduced and the design process and its results analysis， active filter system simulation will play a large role of physical production.关键词：瞬时无功功率理论；APF；SIMULINK仿真Key words： instantaneous reactive power；APF；SIMULINK simulation中图分类号：TM743 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）26-0032-020 引言随着电力电子装置的日益广泛使用，其本身所具有的非线性导致了电网中携带大量的谐波，这些谐波给整个电网和用电设备造成了严重的危害。
目前，抑制谐波的一个主要研究趋势就是采用有源电力滤波器（APF），APF系统是一个非线性、强耦合的控制系统，对它进行理论分析有一定难度，但可以做相应的仿真实验，加深对有源滤波器控制规律的认识和理解。
基于单位功率因数的谐波电流检测与仿真
基于单位功率因数的谐波电流检测与仿真摘要：在有源滤波器的控制中引入单位功率因数的概念，建立了基于单位功率因数(upf)的谐波及无功电流检测的数学模型，搭建了该检测方法的实现电路，最后利用matlab/simulink进行仿真，结果表明该方法能把电网电流中的谐波和无功电流有效地检测分离出来，检测结果是准确有效的。
关键词：有源电力滤波器；单位功率因数；低通滤波器中图分类号：tn713 文献标识码：a随着电子技术的发展，大量非线性用电设备接入电网，将其产生的谐波电流注入电网，使得电能质量下降，严重威胁电网和各种电气设备的安全经济运行[2]。
目前，有源电流滤波器（apf）作为改善供电质量的一项关键技术，已经被广泛地应用于工业和民用电力设备上，有源电力滤波器采用的传统检测法有自适应法、瞬时无功功率法等，各有其优缺点，只能较好地解决谐波检测某一方面的问题。
基于单位功率因数（upf）的检测方法算法简单，计算量小，检测电路实现容易，对高次谐波的衰减效果非常好，近年来越来越引起关注。
1 upf谐波电流检测方法[2]基于单位功率因数（upf）的谐波电流检测方法为了保证负载电流与电网电压的同频同相，将非线性负载和滤波器并联，其并联组合的等效阻抗为一纯阻性负载，并且实现了功率因数为1（单位功率因数）。
2 upf检测法的实现由上面分析可得到单项电路谐波及无功电流检测的框图如图1所示，其中检测算法中所需直流分量的检测通过低通滤波器获取。
由图1可知，单项电路的无功电流和谐波电流检测电路由4个乘（除）法器、两个加（减）法器和两个低通滤波器（lpf）组成，相比其他检测方法其实现电路非常简单。
检测电路的好坏要同时考虑到检测过程的动态响应速度和静态误差两个指标，这两个指标受滤波器的种类、滤波器截止频率及滤波器阶数影响。
常用的滤波器有巴特沃兹（butterworth）低通滤波器、切比雪夫（chebychev）滤波器、贝塞尔（bessel）和椭圆（elliptic）滤波器等[4]。
Simulink在电子电路中的仿真和应用
求i3，U4，U7；
1. Simulink常用模块介绍 要熟练地使用Simulink进行仿真，首先要求能够熟练 使用Simlink 常用模块。在模块浏览器中的Simulink节点 下包含了搭建一个Simulink模块所需要的基本模块。本节 主要对其中的Sources模块库、Sinks 模块库、Math Operations库和Continuous模块库中的常用模块进行介 绍。 Sources 模块 阶跃函数，起始时间是第1秒而非0秒。双击step 模块，对仿真起始时间(step time)和阶跃值(Initial value, Final value)的大小进行设置。 信号发生器，可以产生给定频率和幅值的正 弦波(sine wave)、方波(square wave)和锯齿波 (sawtooth wave)，双击图标可以设置。
（3） 输入输出信号来源形式的多样化。其输入信号可以是 各种信号发生器；也可以来自一个设定的记录文件；还可以 来自MATLAB的工作空间（workspace）.输出信号也类似， 这就扩大了仿真系统与各种外部软件和硬件的接口能力。 Simulink工具箱中含有大量的仿真模块集，例如Power System Blockset （PSB）,DSP Blockset ,Communication Blockset,CDMA Reference Blockset, Nonlinear Control Design Blockset 等专门领域 应用的仿真模块。 研究MATLAB在电路仿真中的应用，主要用到的是 Simulink节点下的Commonly used Blocks ,Sinks ,Sources 等模块以及在电路仿真中最长用的 Power System Blockset（DSP）模块。
Sinks模块
(毕业设计)基于LCL滤波器的三电平整流器仿真研究
编号：（）字号本科生毕业设计题目：基于LCL滤波器的三电平整流器仿真研究姓名：学号：班级：二〇一四年六月本科生毕业设计姓名：学号：学院：专业：电气工程与自动化设计题目：基于LCL滤波器的三电平整流器仿真研究指导教师：职称：二〇一四年六月学院专业年级 2010 学生姓名任务下达日期： 2013年12月30日毕业设计日期： 2013年12月30日至2014年6月10日毕业设计题目：基于LCL滤波器的三电平整流器仿真研究毕业设计专题题目：毕业设计主要内容和要求：1. 学习MATLAB/Simulink以及simpowerblokset的相关知识；2. 掌握基于LCL滤波器的三电平整流器及其控制方式；3. 完成基于LCL滤波器的三电平整流器MATLAB仿真；4．完成不少于4000汉字的基于LCL滤波器的三电平整流器相关英文文献翻译（根据学院对毕业设计的具体要求）。
院长签字：指导教师签字：年月日大学毕业设计指导教师评阅书指导教师评语（①基础理论及基本技能的掌握；②独立解决实际问题的能力；③研究内容的理论依据和技术方法；④取得的主要成果及创新点；⑤工作态度及工作量；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：成绩：指导教师签字：年月日大学毕业设计评阅教师评阅书评阅教师评语（①选题的意义；②基础理论及基本技能的掌握；③综合运用所学知识解决实际问题的能力；③工作量的大小；④取得的主要成果及创新点；⑤写作的规范程度；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：成绩：评阅教师签字：年月日毕业设计答辩及综合成绩摘要三电平整流器具有器件所受应力小，输入谐波少，控制算法灵活等优点，已经逐渐的开始取代以往的两电平整流器。
中点箝位型（NPC）拓扑结构的三电平整流器同时还具有四象限运行的特性，可以实现能量的双向流通。
为了进一步减小整流器产生的谐波对电网的影响，同时也为了克服单L滤波器的一些不足，基于LCL滤波的整流器应运而生。
第五章-Simulink与电力系统仿真精选全文
这样，所有的数据都将显示，在所需显示的数据相对较
多时，需要计算机有较大的内存容量。
“save data to workshop”被选中时，可以将显示数据放
到工作空间去，以备MATLAB的绘图命令调用。与此相
关的项目有两个，“Variable name” 代表要保存的数据
名称；“Format”为数据的保存格式，共有三种，Array
的分析与设计的计算机程序，利用该模块进行系统的分
析与综合，比用MATLAB/Simulink更加方便快捷，已
2024/9/28
4
经成为国际上许多学校自动控制课程的教学辅助工具， 在MathWorks网站控制类工具箱下载中长期排名第一。
2024/9/28
5
5.2 Simulink的进入及内 容 1、Simulink的常见进入 方法 ①在MATLAB的命令窗口 下输入如下的命令：
将2024/9/28
20
按采样间隔提取数据进行显示。
“floating scope”如被选中，则该示波器成为浮动示波器，
即没有输入接口，但可以接受其他模块发来的数据。
Data history选项卡：
“limit data points to last”为最后可以保存的用于显示的
数据的最多点数，默认值为5000点。也可以不选这一项，
已经远远地超出了“矩阵相关计算”这个狭小的范围。 由于MATLAB在其软件设计之初，其开发者Cleve Moler 教授就秉承开放性的理念，在1993年的Simulink1.0出现
以后，人们发现这是许多科学家和工程技术人员梦寐以 求的仿真形式，从此以后，许多领域的顶尖科研人员以
2024/9/28
3
MATLAB语言为依托，编写了自己所从事领域的 Simulink工具箱，如控制界最流行的控制系统工具箱 （Control System Toolbox），系统辩识工具箱（System Identification Toolbox），鲁棒控制工具箱（Robust Control Toolbox），神经网络工具箱（Neural Network Toolbox），模型预测控制工具箱（Model Predictive Control Toolbox），还有如航空宇宙模块集（Aerospace Blockset），机械系统仿真模块（SimMechanics），电 力系统仿真模块（SimPowerSystems）甚至如生物系统 仿真模块（SimBiology）等。这其中，也有一些杰出中 国学者的贡献，如东北大学薛定宇教授在Control Kit的 基础上开发的CtrlLAB工具箱是专门用于反馈控制系统
有源低通滤波器的设计和仿真分析
有源低通滤波器的设计和仿真分析有源低通滤波器是一种常用的电路，它可以将输入信号的高频成分滤除，只保留低频成分。
设计和仿真分析有源低通滤波器的过程包括以下几个步骤：确定滤波器的参数、选择放大器和电容、计算元件值、搭建电路并进行仿真分析。
本文将详细介绍这些步骤。
首先，确定滤波器的参数。
有源低通滤波器的参数包括截止频率f_c和增益增益增益A。
截止频率是指在这个频率以下，滤波器的输出信号的幅度将削减到输入信号的70.7%。
增益A是指在截止频率以下，滤波器的输出信号相对于输入信号的幅度增益。
接下来，选择放大器和电容。
放大器是有源低通滤波器的核心组件，它可以提供放大和滤波功能。
常用的放大器有运算放大器，电容可以用来构建滤波器的频率响应曲线。
然后，计算元件值。
根据滤波器的参数和放大器的特性，可以计算出电容的值。
通过选择不同的电容值可以调整滤波器的截止频率和增益。
同时，还需要根据放大器的供电电压和输入信号的幅度来选择合适的放大器。
最后，搭建电路并进行仿真分析。
根据前面计算得到的元件值，搭建有源低通滤波器的电路，并利用电路仿真软件进行分析。
通过观察电路的频率响应曲线和输出信号的波形，可以评估滤波器的性能。
需要注意的是，在设计和仿真分析有源低通滤波器时，还需要考虑一些其他因素。
例如，放大器的输入和输出阻抗、电源噪声、非线性失真等。
这些因素会对滤波器的性能产生影响，因此需要进行综合考虑。
总的来说，有源低通滤波器的设计和仿真分析是一个相对复杂的过程，需要综合考虑多个因素。
但通过合理的参数选择、元件值计算和电路搭建，可以设计出满足要求的有源低通滤波器。
并通过仿真分析评估滤波器的性能，以指导实际应用。
基于ii法的电力系统谐波检测仿真研究
基于ii法的电力系统谐波检测仿真研究摘要:随着电网中谐波污染的日益严重,谐波与无功检测成为了提高电能质量的关键问题。
本文对基于Akagi瞬时无功功率理论中ip-iq 法的谐波和无功检测进行了详细分析,并通过Matlab/Simulink对该检测方法进行仿真分析和验证。
通过仿真实验表明:该方法可以准确及时地检测出三相电路中的谐波和无功;同时,也表明了基于ip-iq法理论设计的有源电力滤波器能够有效检测谐波与无功,并且能够改进电能质量。
关键词:谐波检测Simulink仿真ip-iq法瞬时无功理论随着电力电子技术及其装置的发展与广泛应用,人类对电能的控制能力有了极大的提高能够按照需要将电能进行任意的转换,从而使得人类的生活有了更多的电能供应形式。
但大量非线性电子设备在电网中广泛地投入使用,却给电能的质量造成了很大的影响,其中以谐波污染和无功功率损耗尤为严重,所以现代工业、商业和居民用户对供电质量提出了更高的要求,因此治理电网谐波污染势在必行。
目前,国内外许多学者一直致力于这方面的研究。
其中瞬时无功功率理论(p-q理论)在APF的应用中最为成熟。
本文以该理论为基础,根据ip-iq转换并利用Matlab建立仿真模型,通过该模型进行三相电流的实时检测,成功地检测出了三相电流中的谐波分量和无功分量。
仿真实验结果表明,基于ip-iq法的谐波检测可以准确及时地检测出三相电路中的谐波电流和无功电流。
1 基于ip-iq法的谐波和无功电流实时检测在国际电工标准中定义:“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”。
由于频率是基波频率的整数倍数,我们也常称谐波为高次谐波。
而对谐波次数的定义为:“以谐波频率和基波频率之比表达的整数”。
习惯上,规定电力系统工频为基波频率。
本文主要采用ip-iq法,此方法不仅在电网电压畸变时适用,在电网电压不对称时也同样有效。
瞬时无功功率理论中的概念都是在瞬时值的基础上定义的,它不仅适用于正弦波,也适用于非正弦波的任何情况。
电力系统的MATLABSIMULINK仿真与应用
八、Simulink仿真环境 Simulink使用入门模型的创建连续系统的建模与仿真子系统的创建与封装及条件执行子系统用MATLAB命令创建和运行Simulink模型8.1 Simulink 使用入门Simulink是面向框图的仿真软件，具有以下特点：●用绘制方框图代替编写程序，结构和流程清晰；●智能化地建立和运行仿真，仿真精细、贴近实际，自动建立各环节的方程，自动地在给定精度要求下以最快速度进行系统仿真；●适应面广，包括线性、非线性系统，连续、离散及混合系统，单任务、多任务离散事件系统。
【例8－1】创建一个正弦信号的仿真模型。
(1) 在MATLAB的命令窗口运行simulink命令，或单击工具栏中的图标，就可以打开Simulink 模块库浏览器(Simulink Library Browser) 窗口。
模块库列表模块列表当前模块的文字说明关键字搜索菜单工具条(2) 单击工具栏上的图标或选择菜单“File”——“New”——“Model”，新建一个名为“untitled”的空白模型窗口。
8.1.1 Simulink入门(4) 用鼠标单击所需要的输入信号源模块“Sine Wave”(正弦信号)，将其拖放到空白的模型窗口“untitled”，则“Sine Wave”模块就被添加到untitled窗口；也可以用鼠标选中“Sine Wave”模块，单击鼠标右键，在快捷菜单中选择“add to …untitled‟”命令，就可以将“Sine Wave”模块添加到untitled窗口。
(5) 用同样的方法打开接收模块库“Sinks”，选择其中的“Scope”模块(示波器)拖放到“untitled”窗口中。
(6) 在“untitled”窗口中，用鼠标指向“Sine Wave”右侧的输出端，当光标变为十字符时，按住鼠标拖向“Scope”模块的输入端，松开鼠标按键，就完成了两个模块间的信号线连接，一个简单模型已经建成。
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。
基于MATLAB的有源电力滤波器仿真
基于MATLAB的有源电力滤波器仿真王周杰，常鲜戎，苏仁斌（华北电力大学 电力系统保护与动态安全监控教育部重点实验室，河北省保定市 071003）摘 要：随着电力电子装置和非线性负载的广泛应用，电网中注入了大量的有害谐波，严重影响了电能质量。
有源电力滤波器是补偿或抵消谐波污染的重要装置。
本文首先分析了有源电力滤波器的工作原理，然后利用Matlab/Si-mulink工具箱对有源电力滤波器装置进行了建模和仿真，仿真结果表明所设计有源电力滤波器具有补偿无功、谐波、不对称电流的功能。
关键词：有源电力滤波器；APF；谐波治理；MATLAB 0 引言电网谐波从电能使用的开始就己经存在。
电网中的谐波源主要包括各种整流装置、电弧炉、交流调压装置、变流装置、家用和办公电器、照明设施和一些铁磁非线性设备等等。
由于早期的电力谐波并没有对电能使用造成危害，谐波问题未能引起人们的关注[1]。
近年来随着各种电力电子装置和非线性负载的广泛应用，谐波问题突出，严重影响电能质量。
传统的滤波方法是采用基于谐振原理的无源滤波器，但其只能消除某次设定的谐波而且容易与电网发生谐振。
有源电力滤波器(APF)是一种主动式谐波电流补偿装置，能够动态地补偿各次谐波且响应速度快，现在已经成为电网谐波消除的主要发展方向[2]。
本文主要研究三相四线制并联电压型有源电力滤波器，利用MATLAB/SIMU- LINK下的SimPowerSystems电力系统仿真工具箱搭建三相四线制并联电压型有源电力滤波器系统，仿真验证其补偿无功、谐波、不对称电流的功能。
1 APF的工作原理有源电力滤波器系统主要由两大部分组成，即指令电流检测电路和补偿电流发生电路。
指令电流检测电路的功能主要是从负载电流中分离出谐波电流分量和基波无功电流，然后将其反极性作用后发生补偿电流的指令信号。
电流跟踪控制电路的功能是根据主电路产生的补偿电流，计算出主电路各开关器件的触发脉冲，此脉冲经驱动电路后作用于主电路。
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。
电路电力电子系统电气控制模拟仿真新工具——PLECS工具箱
提纲引言 (1)绪论 (1)PLECS工具箱 (4)优势 (6)应用领域 (7)客户 (8)竞争产品 (9)使用许可 (10)升级维护 (11)交货 (12)未来产品 (13)引言电气系统的仿真通常采用MATLAB或者SPICE软件，但他们都有各自的缺点。
PLECS是一个运行于Simulink环境下的工具箱，适用于电气系统的仿真。
当被仿真的系统既含有电路部分，又含有复杂的控制方案时，PLECS提供了一个简便的仿真手段。
绪论随着科学技术、仿真理论及计算机的不断发展，仿真技术在不断的提高,在如今的科学研究中，仿真技术大大提高了科学研究水平，缩短了科学研究周期、降低了科学研究成本及风险、促进了各不同领域学科间的融合、加速了科研成果转化为生产力。
现在,越来越多的技术人员采用计算机来对电气系统来进行仿真。
当前适用于电气系统的仿真软件广义上可以分为两大类:电路仿真软件和系统仿真软件。
电路仿真软件以SPICE和SABER为代表。
当技术人员使用这类仿真软件来对电气系统进行仿真时，必须在仿真环境中描述各个电气元件和各个元件之间的电气连接。
对此，人们通常采用网络表(net list)来描述电气系统，或者在仿真软件中绘制电路图来描述电气系统。
仿真软件将以等效的数学模型对电路进行仿真。
虽然使用这类软件可以很方便地对只包含电子电路的电气系统进行仿真，但是这类软件不适用于仿真含有复杂控制结构的电气系统。
系统仿真软件以MA TLAB为代表。
它在科学研究特别是电子信息科学中有着极为广泛的应用。
它的典型使用包括：(1) 数学和计算；(2) 运算法则；(3) 建模、仿真；(4) 数据分析、研究等等。
它的特点在于其强大的矩阵计算能力和丰富的工具箱。
使用系统仿真软件时，电气系统必须采用相应的微分方程或代数方程来描述。
当已知系统的传递函数时，使用系统仿真软件进行仿真是十分方便的。
但是当被仿真的系统含有电路部分，仿真就变得十分困难。
因为如果电路部分以简化的传递函数来表示，则很多细节会被忽略。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
补偿电流的产生方法（主电路）
一个有源电力滤波器电路应尽可能的产生 与补偿电流指令值相吻合的电流。有关有 源电力滤波器的结构和补偿电流控制方法 很多，从变换电路结构上分，有电流型和 电压型两种；按与电网连接的方式分，有 利用普通变压器连接的方式和采用注入电 路的方式；从控制方式上分，虽然都采用 PWM方式，但又分为采用三角载波的 PWM方式、多脉冲PWM方式和跟踪控制 方式。
有源电力滤波器的仿真
黄潇嵘
随着工业电力电子器件广泛地应用，配电 网中整流器、变频调速装置、工业电源 以及各种以开关方式工作的电力电子装 置不断增加，这些负荷的非线性、冲突 性和不平衡性的用电特性，使电力系统 的电压、电流发生畸变，对供电质量造 成严重污染，谐波不仅影响电气设备正 常工作，还给电网的安全经济运行带来 隐患。 治理谐波的方法，有两大类—— 改造谐波源和采用滤波补偿装置。
为改善非线性负载对电网质量的严重影响, 抑制谐波技术措施主要包括以下几种： ( 1 ) 增大供电系统容量。 ( 2 ) 采用特殊变压器相角差变换。 ( 3 ) 增加多桥式整流器的整流脉动数。 ( 4 ) 串联电抗器。 ( 5 ) 无源滤波器。 ( 6 ) 有源滤波装置。
有源滤波装置通过检测补偿对象的电压和电 流，得出与负载电流中的谐波电流大小相等、 方向相反的补偿电流，从而使电网的电压、电 流恢复为正弦波形。
3.电压型补偿电路 电压型有源电力滤波器的基本结构是，其 直流侧有直流电容（直流侧是一个恒定的 电压源），变流器以电压逆变方式工作。 利用交流电抗器两端的电压差产生补偿电 流，并通过控制该电流使之与补偿电流指 令值一致，以实现补偿。
电压型有源电力滤波器的电流控制方 式
1.三角载波比较方式
Matlab是啥 略
基于UPF算法的仿真： UPF（单位功率因数的控制策略）算法的 目的是在APF接入点出获得单位功率因数， 及补偿谐波电流又补偿无功电流，获得整 体上的单位输入功率因数。不需要坐标变 换，跟踪较快。
谢谢大家！
电压源型PWM变流器（主电 路）
有源滤波装置通过检测补偿对象的电压和电 流，得出与负载电流中的谐波电流大小相等、 方向相反的补偿电流，从而使电网的电压、电 流恢复为正弦波形。来自补偿电流指令值的检测方法
1.利用陷波法 首先接测出电流 i L ，然后经过滤波器（陷 波器）将基波成分去除，从而获得补偿电 ic 流 。 2.利用带通滤波器的检测方法 在已知谐波电流次数的情况下，可以利用 带通滤波器直接检测出各次谐波的成分，然 后求取补偿电流。 这两种方法都是根据传统交流电中的平均功 率和无功功率理论来求取的，有很多缺点。 误差大设计难，对频率波动和元器件参数很
1 1 I p iL sin 1tdt ...... I1 cos1 T 0 2 1 1 I q iL cos1tdt ...... I1 sin 1 T 0 2 I p为有功电流i p的振幅 I q为无功电流iq 的振幅 由此，我们可得： i p I p sin 1t iq I q cos1t
T T
运算量大
用负载电流减去， 得谐波电流
5.利用复功率计算法（p-q法）
6.
该方法中需用到与 a 相电网电压 ea 同相位 的 正、 余弦信号 sinωt 和 - cosωt ,它们由一个 锁相环(PLL)和一个正、 余弦信号发生电路 得到。根据定义可算出 ip 、 iq ,经L PF 滤波 后可得 ip 、 iq 的直流分量 ip 、 iq (由 iaf 、 ibf 、 icf产生) ,因此由 ip 、 iq 即可算出iaf 、 ibf 、 icf ,进而算出 iah、 ibh、 ich。若要检 测 ih + iq ,则只需断开图 2 中计算 iq 的通道 即可。若只检测 iq ,则只需对 iq 反变换即可。
3.利用三角函数正交运算 首先从三相畸形波中检测出基波电流和基波 电 压的相位差和电流的振幅，然后生成与该 振幅和相位差相同的基波电流波形。
4.利用傅立叶展开法（d-q法） 首先检测出电源电压e的相位w1和周期T，然 sin 1t和cos1t 后产生与之同步的正弦波 ， 再检测出负载电流，做如下运算。
1.电流型补偿电路 基本结构是，直流侧的电流变换器含有直 流电抗器（直流侧为一恒流源），变换器 以电流逆变方式工作。通过利用高频的是 三角载波对补偿信号指令值进行脉宽调制 生成PWM信号。再利用该PWM信号使GTO导 通关断，获得补偿电流。 问题：开关频率有限，补偿高次谐波需采 用多重化变换器。
2.多脉冲PWM方式： 为了能减小多重化的次数，又能补偿高次谐波 原理：将前面得到的补偿电流值分解为各次谐 波，得到各次谐波的振幅和相位等效的方波信 号，再将方波加到一起形成合成脉冲信号。然 后对器进行移动处理，使他能在一台逆变器上 输出。 优点：不用多重化就能对19次一下谐波进行补 偿。 缺点：跟踪性能差
为改善非线性负载对电网质量的严重影响, 抑制谐波技术措施主要包括以下几种： ( 1 ) 增大供电系统容量。 ( 2 ) 采用特殊变压器相角差变换。 ( 3 ) 增加多桥式整流器的整流脉动数。 ( 4 ) 串联电抗器。 ( 5 ) 无源滤波器。 ( 6 ) 有源滤波装置。
有源电力滤波器的发展最早可以追溯到本 世界60年代。1969年Bird和Marsh发表的 论文中已有了有源电力滤波器的基本思想。 1971年Sasaki和Machida首次完整的描述 了有源电力滤波器的基本原理。自1980 年起，已有大量论著论述了有源电力滤波 器的研究工作。 其中包括并联型、串联型 及混合型。与无源滤波器混合使用的串联 型、并联型有源电力滤波器是其中的典型 装置。