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摘 要

随着人们在工作生活中对电器的依赖程度越来越高，各种电力电子设备越来越多的接入电网之中。由于大量非线性负载的存在，产生的许多谐波电流也注入到电网中，导致供配电设备利用率低下。

谐波的注入极大的影响了供电质量，这就需要我们用滤波器去补偿电网谐波和无功电流。有源电力滤波器（APF）是一种满足以上需求的新型电力电子装置。它能够对大小和频率都变化的谐波以及变化的无功进行补偿，其应用克服了传统滤波器只能固定补偿的缺点。并联型有源电力滤波器是串联在供电电源与非线性负荷之间的电能质量治理设备，对电压型负载产生的谐波有较好的补偿效果，是一种动态抑制电压谐波和提高功率因数的新型电力电子装置。其补偿特性不受电网阻抗影响，且具有响应速度快、可控性高和自适应性强等特点，是有源滤波技术今后发展的方向。

本文对并联有源电力滤波器的基本原理和结构进行了系统的研究，讨论了谐波检测的精度、速度和准确与否是有源电力滤波器的补偿基础，对常用检测方法进行分析比较和研究；对多种控制有源电力滤波器的方法进行分析比较和研究；建立并联型有源电力滤波器模型，利用仿真软件对直流侧电容电压、有源电力滤波器产生的补偿电压、负载电压和电源电流进行了仿真，验证滤波效果。

关键词：有源电力滤波器，谐波补偿，仿真研究

Research and Design of Three-phase APF Based on Single-phase Full-bridge Inverter

ABSTRACT

While people rely on electric dependence in work an life is getting more and more, All sorts of electronic equipment more and more access network. Because of the existence of nonlinear load, many of the harmonic current also produced and access network, cause power-supply equipment utilization rate is low.

Harmonic injection has greatly affected the quality of power supply, this needs us to compensate with filter harmonic wave in the power grid and reactive current. Active power filter(APF) is a newelectronic device that satisfies the needs.It can compensate size and frequency variation of harmonic and changing reactive. Its application overcome traditional filter can only fixed compensation shortcomings. Series active power filter is in series with the power supply, the nonlinear of load between power quality management equipment, produced for the voltage type load, the harmonic have better compensation effect, is a kind of dynamic inhibit voltage harmonic and improve the power factor of new power electronic devices. Its compensation characteristic impedance influence by, and has the power fast response and controllable high and adaptability is strong, and other features, is active filter technology of future development direction

In this paper the active power filter parallel basic principle and structure of the system is discussed, the harmonic detection accuracy, speed and accuracy of active power filter is whether the compensation to commonly used detection method based, carries on the analysis comparison and research; Active power filter for various control is analyzed by the method of and research; Establish are discussed.corresponding model, using the simulation software of a dc side of active power filter capacitor voltages, the compensating voltage produced, load voltage and the source current is simulated, and the effect of filter verification.

Key Words：active power filter, harmonic compensation, simulation

目录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1研究背景与意义 1

1.2研究现状 1

1.3选题依据和研究内容 4

第二章 并联型有源电力滤波器工作原理 6

2.1 有源电力滤波器分类 6

2.1 有源电力滤波器的主电路结构 10

2.2 谐波检测 11

2.3 电流控制技术 15

2.3.1 滞环控制方式 16

2.3.2 三角波比较控制方式 16

2.3.4 控制方式的选择 17

第三章 并联型有源电力滤波器（APF）设计 18

3.1有源电力滤波器（APF）技术性能指标 18

3.2主电路参数设计 18

3.2.1 主电路容量计算 18

3.1.2 直流侧电压控制与电容值的选取 18

3.1.3 滤波电感的选取 21

第四章 仿真分析 22

4.1 主电路结构和谐波源 22

4.2 瞬时无功法计算谐波 23

4.3 PI控制器 24

4.4 L型滤波电感补偿效果 24

4.4 LCL型滤波电感补偿效果 24

第五章 结束语 26

参考文献 27

致谢 29

第一章 绪论

1.1研究背景与意义

电能作为人们广泛使用的能源，其应用程度是一个国家发展水平和综合国力的主要标志之一。在满足工业生产、社会和人民生活对电能需求量的同时，提高对电能质量的要求是一个国家工业生产发达、科技水平提高、社会文明程度进步的表现，是信息时代和信息社会发展的必然结果，是增强用电效率、节能降耗、改善电气环境、提高国民经济的总体效益以及工业生产可持续发展的技术保证。时至今日，电力工业面向市场经济，引进竞争机制，以求最小成本与最大效益，电能质量的优劣已经成为电力系统运行与管理水平高低的重要标志，控制和改善电能质量也是保证电力系统自身可持续发展的必要条件^[1]。

随着电力用户生产工艺过程的不断进步，对供电可靠性和质量的要求越来越高。电力市场的竞争日益发展和激烈，也使得世界各国电力界对电能质量控制技术更加重视。此外，欧美等西方国家对谐波的要求越来越严格，对我国电器设备的出口也造成了很大的影响。有关电能质量控制的研究具有巨大的经济和社会效益，对于大大减少用电设备的故障，保证生产和生活的正常进行；减小电网内部因电能质量问题造成的损耗，提高电能的使用效率；树立供电企业强烈的竞争意识，有力地促进电力市场的孕育与形成；开辟和带动电力电子产业的发展，并推动整个电力产业的革新与进步都具有极其重要的意义。

1.2研究现状

电能质量问题在电能输送分配和使用的最初阶段就已经提出，但随着时代的进步和科技的发展，当代电力系统已经赋予了它新的概念和内容。现代工业的工艺制造和设备要求、高科技作用的实现，以及生产力和产品竞争力的提高越来越依赖高质量的电力供应。电能质量问题已不仅仅是电力系统中电压和频率等的基本技术问题，它已被提升为关系到整个电力系统及设备的安全、稳定、经济、可靠运行，关系电气环境工程保护，关系整个国民经济的总体效益和发展战略的高度来认识了。

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