1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1 关于谐波与无功

电力系统中的谐波是指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，我国的电力系统的基波频率为50hz。理想的电力系统应该提供持续稳定的三相对称交流电，若混杂谐波，不仅会增加能量损耗，降低电能传输效率，而且对电力系统安全稳定运行具有重要影响。

2. 研究的基本内容与方案

首先，通过本设计，要熟练掌握谐波补偿及有源电力滤波器的谐波抑制的原理，并理解本设计领域复杂工程问题解决方案的设计背景和研究意义。

其次，在了解APF原理的基础上用Matlab软件完成其各工作模块仿真模型的搭建。本设计拟以并联电压型APF为例进行仿真探究。并联电压型有源电力滤波器的工作可用如下的控制框图表示。它的构成包括，谐波检测模块、控制模块、主电路以及其他辅助电路等主要部分。

图中，， 为电网电流；非线性负载为谐波源； 为负载侧A相电流(含谐波和无功分量)。其基本工作原理为：首先通过谐波检测模块实时检测出系统中的谐波及无功电流，并与有源电力滤波器输出补偿电流比较后得到误差电流，据此给出需要补偿谐波的参考值，通过电流控制器转化为电压信号，产生相应的脉冲，输出PWM波形，控制逆变器主电路产生补偿电流或者电压跟踪该参考值，起到补偿效果。

图1 并联电压型APF的控制框图

各模块需要完成的功能及拟采用的技术方案如下：

检测模块需要完成的功能是实时准确地检测负载侧的波形，为接下来进行实时的、针对性的补偿提供依据。谐波检测方法能够直接影响有源电力滤波器的滤波补偿效果，如果谐波电流检测的越准确，补偿的精度就会越高，谐波电流检测的越快，补偿的动态响应也会越迅速。本设计拟采用基于瞬时无功理论检测法。它都能准确地检测对称三相电路的谐波值，且实时性较好，在只需测量谐波时可以省去锁相环电路，能快速跟踪电流，进行实时补偿，不受电网参数和负载影响。

控制模块一般由两个部分组成，即控制算法部分和触发脉冲产生部分。需要完成的功能包括：控制算法部分对谐波检测环节送来的数字信号与有源滤波器产生的谐波进行比较，根据其差值采用一定的电流控制方法产生触发脉冲信号送给电压PWM输出部分，即触发脉冲发生部分。而触发脉冲发生部分根据该信号产生适当的驱动脉冲去驱动有源电力滤波器的变流器。本设计拟采用三角波比较方式的电流跟踪PWM控制，即电流差值信号通过比例积分环节后成为调整信号，与三角波发生电路产生的作为载波信号的三角波进行比较，获得驱动有源滤波器逆变器的PWM驱动脉冲。该方式输出电压中所含谐波较少，器件的开关频率固定，且等于三角载波的频率，硬件较为复杂，跟随误差较大。

主电路模块是一个开关管构成的变流器，需要实现的功能是在控制脉冲的驱动下向系统注入与谐波电流大小相等方向相反的电流，与谐波中和，从而达到滤波的目的。本设计拟采用的并联电压型连接。

各部分相互配合，以实现对电网电流进行谐波补偿的仿真研究。同时在完成设计过程的同时培养自己分析问题和解决问题的能力，培养动手能力。

3. 研究计划与安排

第1周 撰写并完成开题报告，无错字、别字，格式规范；

第2周 修改、完善开题报告，进行开题答辩，主要对研究意义、目标、内容、技术路线等进行讲解；

第3周 撰写毕业设计论文目录；

4. 参考文献（12篇以上）

[1]黄孙伟,李赫.电网有源电力滤波器电压控制仿真研究.计算机仿真.2018(15)

[2]王雪,高云广,吝伶艳,宋建成,吕世轩.有源电力滤波器的研究现状与展望[j].电力系统保护与控制,2019,47(01):177-186.

[3]沈学良.电力电子技术与谐波抑制、无功功率补偿技术研究综述[j].中国新技术新产品,2017(12):68-69.