摘 要

在现代工业技术的迅猛发展之下，电网中充斥着许许多多非线性的负载，无数电力电子设备的增加，电网的效率直跌。正是看好有源电力滤波器很出色的抑制谐波的能力，使其已经成为电力电子技术领域研究和讨论的热点之一。本文借助matlab仿真软件对系统滤波前后的两种情况进行了比较，所得结果对于继续研究电力有源滤波器以及改善电力系统功率因数等方面具有重要的指导意义。

论文主要研究了有源电力滤波器的逆变主电路及其关键控制技术，并对如何实现有源滤波器的并联运行进行了仿真研究。研究结果表明：所设计的并联型有源电力滤波器能对谐波及无功电流进行有效的补偿，补偿效果很好。

本文结合有源电力滤波器的现状及需求状况进行分析，并对其主电路及关键控制技术入手进行研究突破，通过对并联型有源电力滤波器及其主电路的仿真研究证明其滤波性能良好的作用。

关键词：并联型有源电力滤波器；抑制谐波；无功功率；仿真研究

Abstract

Under the rapid development of modern industrial technology , the nonlinear loads in the power system are increasing, many non-linear electronic device is applied on a large scale, power quality is worsening year by year. Since the active power filter has superior performance compensation, it has become one of the hot areas of power electronics technology research and discussion. With the help of matlab simulation software system , both cases were compared before and after filtering in this paper design, the results have excellent guiding significance for the study of active power filters and improving the power factor, etc.

This paper have research mainly on the inverter circuit of active power filter and its key control technology, and it also have simulation research on how to achieve parallel operation active filter. The results show that: the designed parallel operation active filter have effectively compensation on harmonic and reactive current,and it works well.

This article analysis combining active power filter’s status and demand situation ,and has research with the main circuit and the key control technology of APF, through the simulation of parallel operation APF and its main circuit to prove its good filtering performance effect.

Key Words：Parallel Active Power Filter; Harmonic Suppression; Reactive Power; Simulation Research

目 录

第一章 绪论 1

1.1谐波的产生及其研究现状 1

1.1.1谐波概念介绍 1

1.1.2 对谐波的分析 1

1.1.3 谐波源及其危害 3

1.2关于谐波的抑制 4

1.2.1 谐波抑制技术 4

1.2.2 有源电力滤波器的当今发展前景 5

1.3研究并联型有源电力滤波器的意义 5

1.4本文各章节主要工作任务 5

第二章 有源电力滤波器的基本原理及结构 7

2.1 谐波电流检测方法 7

2.1.1 瞬时无功理论原始定义和发展 7

2.1.2 瞬时无功功率理论 7

2.1.3 坐标变换原理 11

2.2 有源电力滤波器的工作原理 12

2.3 有源电力滤波器的系统构成 14

2.3.1 有源电力滤波器的分类 14

2.3.2 有源电力滤波器的主电路结构 14

2.3.3并联型有源电力滤波器单独使用 16

2.4 有源电力滤波器的特性 17

2.4.1 双向补偿特性 17

2.4.2 APF的其他特性 18

2.5 有源电力滤波器的控制方法说明 18

2.5.1 滞环比较方式 18

2.5.2 三角波比较方式 20

2.5.3 空间矢量控制 20

2.5.4 本设计所采取的控制方法 21

第三章 有源电力滤波器的并联运行设计 22

3.1 概述 22

3.2 对系统电路的设计 22

3.2.1主电路(逆变器)的设计 22

3.2.2 关于主电路交流侧电感的取值 24

3.2.3关于直流侧电压的取值和电容的选取 26

3.3 关于电流电压检测的设计 27

3.3.1 对电流实时检测电路的设计 27

3.3.2 对电压实时检测电路的设计 27

第四章 有源电力滤波器的并联运行仿真研究 29

4.1 仿真环境要求 29

4.2 建立仿真模型 29

4.2.1 有源电力滤波器的并联运行系统仿真模型 29

4.2.2 对主电路进行仿真 30

4.2.3谐波电流计算与检测电路的仿真 30

4.3 仿真后波形图 32

4.3.1 补偿之前对电网电流的仿真波形分析 32

4.3.2 补偿进行后的电网电流仿真波形分析 33

4.3.3 数字低通滤波器截止频率的大小对指令电流畸变率的影响 34

4.3.4 仿真结果分析 37

第五章 结论及展望 38

参考文献 39

致谢 41

第一章 绪论

电力系统中存在的电压和电流波形畸变的问题老早就已经被世界研究学家们发现，而现如今，电力电子技术正在迅速发展，不同种类的非线性电力电子装置在电力系统中会产生大量谐波及无功电流，这些都会增加系统的功耗^[1]。因此，去抑制谐波补偿无功从而来提高电网电能质量始终都是世界学者们研究讨论的重点问题。

有源电力滤波器的作用有两点：将谐波电流消除，补偿基波无功电流，正是由于它的浮出水面，改善了传统的无源滤波器进行补偿时的一些缺点，在研究有源滤波器时，它的核心控制技术与算法问题将是我们要研究的重点^[2]。