有源电力滤波器仿真研究

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1、有源电力滤波器仿真研究18目录摘要……………………………………………………………………1第一章有源滤波器介绍……………………………………………31.1有源滤波器基本原理…………………………………………31.2有源滤波器的优点……………………………………………31.3有源电力滤波器的分类………………………………………41.4有源滤波器的关键技术………………………………………5第二章基于瞬时无功功率检测方法………………………………52.1基于瞬时无功功率理论的谐波检测算法………………72.2基于瞬时无功功率理论的谐波检测法…………………8第三章有源电力滤波器的控制策略

2、………………………………103.1滞环比较控制…………………………………………………103.2三角波比较方式………………………………………………10第四章有源电力滤波器的主电路设计………………………………114.1直流侧电容量的选择…………………………………………114.2直流侧电压的选择……………………………………………13第五章并联电力有源滤波器的仿真…………………………………165.1主电路…………………………………………………………165.2指令电流运算电路……………………………………………165.4结果分析………………………………………………………175

3、.3电流跟踪控制电路……………………………………………1718第一章有源滤波器介绍1.1有源滤波器基本原理有源电力滤波器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变化的谐波以及变化的无功进行补偿，其应用可克服IC滤波器等传统的谐波抑制和无功补偿方法的缺点。电力滤波器的系统构成的构成原理图如下：图1-1有源电力滤波器系统构成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(由电流跟踪控制电路、驱动电路和主电路三个部分构成)。其中，指令电流运算电路的核心是检测出补偿对象电流

4、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。1.2有源滤波器的优点有源滤波器(ActivePowerFilter，APF)的基本原理是从补偿对象中分离出谐波电流，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，从而使电网电流只含基波分量。这种滤波器能对频率和幅值变化的谐波进行跟踪补偿，且补偿特性不受电网阻抗的影响，即不存在谐振的问题。具有如下优点：(1)具有一机多能的特点。不仅能够补偿各次谐波，无功功率和负序电流等。(2)具有自适应功能，能对频率和幅值发生快速变

5、化的谐波进行动态补偿。18(3)由于装置本身能完成输出限制，所以不会因为补偿电流过大而过载。(4)谐波补偿特性不受电网频率变化的影响。(5)可对多个谐波源和无功源进行集中补偿。1.3有源电力滤波器的分类从不同的观点看，有源电力滤波器具有不同的分类标准，如图1-2所示，分别介绍如下：(1)根据主电路的储能元件不同，可以分为电压型有源电力滤波器和电流型有源电力滤波器两种。电压型APF的主电路直流侧接有大电容，正常工作时其电压基本保持不变。电流型APF的主电路直流侧接有大电感，正常工作时期电流基本保持不变。但由于电流型主电路的直流侧始终有电流流过，该电流将在电感的内阻上

6、产生较大的损耗，因此目前较少使用。(2)根据接入电网的方式不同，可以分为两大类：并联型有源电力滤波器和串联型有源电力滤波器。并联型APF与负载并联接入电网，主要是用于电流型负载的谐波、无功和负序电流补偿。串联型APF与负载串联接入电网，主要消除电压性谐波源对系统的影响。串联型APF中流过的是正常负载电流，损耗较大，并且串联型APF的投切、故障后的退出及各种保护也比并联型APF复杂，因此使用范围受到很大限制。图1-2有源电力滤波器的分类示意图181.4有源滤波器的关键技术有源电力滤波器APF(activepowerfilter)可应用于电力系统谐波、无功电流的补偿，

7、并联型有源电力滤波器的基本原理是使变流器产生实时跟踪指令电流的补偿电流，从而使主电流中不含谐波和无功成分。谐波电流的检测、谐波电流的跟踪补偿控制和直流侧电容电压控制是有源电力滤波器的三个主要组成部分。第二章基于瞬时无功功率检测方法三相瞬时无功功率理论是日本学者H.Akagi于1984年首先提出的，此后经不断研究和发展逐渐的到了完善，现在已经产生了法、法等谐波检测方法。谐波检测法是使用最早的方法，但是它只适用于电网电压是三相对称的并且没有产生畸变的情况；法不仅适用于电网电压产生畸变的情况，而且也适用于对不对称三相电网的检测。瞬时无功功率理论的基本原理是：假设三相电路

8、的电压和电