有源电力滤波器的仿真研究-开题报告

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1、中北大学毕业论文开题报告学生姓名：学号：学院、系：信息与通信工程学院、电气工程系专业：电气工程及其自动化论文题目：有源电力滤波器的仿真研究指导教师:2013年3月12日毕业论文开题报告1．结合毕业论文情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述：文献综述一、课题研究背景随着现代工业技术和信息产业的迅猛发展，在电力系统中以电力电子技术为核心柔性交流输电技术得到了广泛应用，电力系统中出现了各种类型和容量的电力电子装置。这些电力电子装置在工业市场和应用领域正在不断扩大，各种电力电子装置在电力系统、工业及家庭中获得了广泛的应用

2、，但同时也将大量的谐波注入电网，公共连接点（PCC）的电压波形严重畸变，并产生很强的电磁干扰，对电力系统的安全、优质、经济运行构成潜在的威胁。目前，由谐波引起的各种故障和事故不断发生，谐波污染被公认是电力系统的一大公害，必须采取措施加以限制[6]。为了抑制谐波，国内外学者最早研究的是无源滤波器。无源滤波器具有结构简单、一次性投入低、运行成本小的特点，而且可以同时补偿谐波和无功功率，但在实际应用中存在一些难以克服的缺点，比如只能消除有限次谐波，功能单一；对电网阻抗和频率变化敏感，会发生串、并联谐振；参数易受外界环境的影响而发生偏移。

3、有源电力滤波器（简称APF）是一种消除电网谐波的有效装置，具有高度可控和快速响应的特性，作为一种新型电力电子装置，APF工作性能决定于主电路构成元件及其控制系统。APF是目前公认的治理谐波污染的有效工具之一，自从它的基本补偿原理在20世纪70年代提出以来，一直是人们研究的热点[21]。二、有源电力滤波器的发展及国内外的研究现状有源电力滤波器的发展最早可以追溯到20世纪60年代末，1969年B.M.Bird和J.F.Marsh发表的论文中，描述了通过向电网注入三次谐波电流来减少电源电流中的谐波成分，从而改善电源电流波形的新方法，这种

4、方法是APF基本思想的萌芽[22]。1971年日本的H.Sasaki和T.Machida首先提出APF的原始模型。1976年美国西屋电气公司的L.Gyugyi等提出了用PWM变流器构成的APF并确立了APF的概念。这些以PWM变流器构成的APF已成为当今APF的基本结构。但在70年代由于缺少大功率的快速器件，因此对APF的研究几乎没有超出实验室的范围。80年代以来，随着新型电力半导体器件的出现，脉宽调制的发展，以及H.Akagi的基于瞬时无功功率理论的谐波电流瞬时检测方法的提出，APF有了迅速发展[23]。有源电力滤波器作为改善供

5、电质量的一项关键技术，在日本、美国、德国等工业发达国家已得到了高度重视和日益广泛的应用。目前，世界上APF的主要生产厂家有日本三菱电机公司、美国西屋电气公司、德国西门子公司等。据文献介绍，自1981年以来，尽在日本，已有500多台APF投入运行，容量范围由50kVA到60kVA。同时，有源电力滤波器的工业化应用对理论研究起了非常大的推动作用，新的理论研究成果不断出现[1]。与国外相比，我国在有源电力滤波器的研究方面起步较晚，直到20世纪80年代末才有论文发表。1991年以来，西安交通大学、重庆大学、华北电力大学、上海交通大学、广东

6、工业大学等很多高等院校开始对有源电力滤波器进行研究，但有关研究主要以理论研究和实验研究为主，虽然在理论上取得了一些进展，但是到目前为止，我国的有源电力滤波技术尚未能在工业领域得到广泛应用。随着我国电能质量指令工作的深入开展，利用APF进行谐波抑制和无功补偿将会有巨大的市场应用潜力，有源滤波技术必将得到广泛的应用[1]。三、有源电力滤波器的发展趋势目前，关于有源电力滤波器的研究主要集中在以下几个方面：（1）无功功率理论和谐波处理理论的进一步研究目前，关于无功功率的各种定义和理论不断出现，新的理论往往是解决了其那人为解决好的问题，同时

7、却又存在另一些不足，或引出了新的待解决的问题。对新提出的功率定义和理论应有如下要求：①物理意义明确，能清楚地解释各种功率现象，并能在某种程度上与传统功率理论保持一致；②有利于对谐波源和无功功率的辨识和分析，有利于对谐波和无功功率流动的理解；③有利于对谐波和无功功率的补偿和抑制，能为其提供理论指导；④能够被精确测量，有利于有关谐波和无功功率的检测、管理和收费。（2）进一步降低补偿装置容量由于有源电力滤波器的价格要远远高于同容量的无源滤波器，为降低补偿装置的投资，主要办法就是降低有源电力滤波器的容量。目前的主要思路是将有源电力滤波器和

8、无源滤波器混合使用，用无源滤波器滤除谐波源中主要的谐波电流，用有源电力滤波器来提高总体的补偿效果，这就是混合型有源电力滤波器。还有学者提出其他方法，如注入回路方式等，其主要目的也是降低有源滤波器的容量，但尚未进入实用阶段。（3）控制系统的简化随着高