并联型有源电力滤波器仿真及其设计

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1、摘要有源电力滤波器(ActivePowerFilter，简称APF)是近年来治理电力系统谐波污染的非常有效的装置。众所周知，电力电子装置和非线性负载的广泛使用，使谐波电流和无功电流大量注入电网，严重威胁电网和电气设备的安全运行与正常使用，并且产生大量的能源浪费。随着我国“十一五’’规划中关于建设节约型社会的战略方针的提出，应用APF进行谐波和无功治理的研究工作将会有很广阔的应用前景。本文阐述了有源电力滤波器的基本原理，介绍了当前主要的几种APF的分类以及电路拓扑结构，分别对三相三线和三相四线制APF的结构进行分析，建立了两种数学模型，指出三相三线制APF在实际

2、供电系统中应用的局限性。本文介绍了三种当前广泛采用的电流控制方法和一种比较先进的空间矢量控制方法。对于APF系统的核心一谐波检测，本文介绍了三种谐波检测理论，着重对本文设计的APF所采用的瞬时无功功率理论进行详细的理论分析，在MATLAB软件中建立一个三相四线制基于瞬时无功功率理论的APF系统仿真模型，验证瞬时无功功率理论的可行性。在进行大量理论分析和验证的基础上，设计一台采用单片机和DSP双CPU的有源电力滤波器。硬件上设计单片机的时钟电路、仿真器接口电路；设计DSP的时钟电路，外接存储器扩展电路；设计APF系统的电压周期检测电路，电流绝对值转换电路等等。软

3、件上编写单片机的主程序和中断程序、DSP的主程序和启动搬运程序，调试并给电进行实际测试和实验分析。关键词：有源电力滤波器；瞬时无功功率理论；单片机；DSPABSTRACTActivePowerFilter(APF)isaveryeffectivedevicetocontrolharmonicpoIlutloninthep洲ersystem．ItiswellknownthatbecauseofthewidespreaduseofPowerelectronicdevicesandthenon-linearloads，theharmoniccurrentsandre

4、activecurrentmassiveareinjectedintopowergrids，whichmakealargeamountofenergywasteandhighlightthreattothesafeoperationandnormaluseofthepowergridsandofelectricaIequipments．Asthestrategicofbuildingaconservation。orientedsocietyWasproposedinChina，s”1lthFive．YearPlan”，theresearchofusingthe

5、APFapplicationforhamonicandreactivemanagementwillhaveverybroadapplicationprospects·ThispaperdescribesthebasicprinciplesoftheAPF,thecurrentclassificatlonoftheAPFandseveralcircuittopologies，analyzingthestructureofthree。Phasethree-wireandthree．phasefour-wireoftheAPFsystem，establishingt

6、womodelstofigureoutthelimitationsofthree—phasethree-wireAPFpowersupplysystemmtheactualapplication，introducingthreecurrentcontrolmethodsandasPaceVectorcontroImethod，introducingthreeharmonicdetectiontheoriesinharmonicdetection，makingadetailedtheoreticalanalysisonthedesignoftheAPFsyste

7、mwhichbasedontheinstantaneousreactivepowertheory,establishingathree。phasefour-wiresvstemsimulationmodelbas；edoninstantaneousreactivepowertheoryoftheAPFsvsteminMATLAB，verifyingthefeasibleoftheinstantaneousreactivepowertheo呵inthesoftwaresimulation．Afteramountoftheoreticalanalysisandve

8、rification，thispape