论文总字数：17325字

摘 要

随着科学技术的发展，人类生活水平的提高，人们对于电能质量的要求也越来越高。而在现有的电力系统中，电力电子设备作为系统的主要组成部分在造福人类的同时，也带来了谐波危害。随着人们对谐波抑制的重视，有源电力滤波器的研究成为了炙手可热的话题。

本文针对有源电力滤波器进行了一些探讨，主要以并联型的有源电力滤波器为主。在第一章，主要论述了谐波的危害，有源电力滤波器的发展历程，国内外的研究现状以及研究它的重要性。

二三两章主要对并联型有源电滤波器的理论性知识进行了较为详细的分析。包括有源电力滤波器的主电路结构，它的分类，并联型有源电力滤波器的基本原理，检测谐波的方法，以及控制方法等。

第四章在前三章的理论分析基础上，对并联型有源电力滤波器进行了硬件设计和实验，实验结果也验证了前面所分析的理论。

关键词：有源电力滤波器 并联型 DSP

The Study of Shunt Active Power Filter Based on DSP

Abstract

With the development of the science, people’s living standards are getting better and better. At the same time, people are calling for electrical energy with higher quality. Power electronics transistors are most important parts in the power system. People benefit from power electronics as well as they suffer from it. Nowadays, much importance has been attached to harmonic suppression. As a result, the active power filter has became one of the most popular subjects.

This paper mainly deals with the active power filter, especially for the shunt ones. In the first chapter, the research background of the with the active power filter is introduced.

The following two chapters deals with its system configuration and basic operation principles.

In the last part, a hardware of the control system based on DSP are designed and achieved. And the test shows can be seen afterwards.

Key Words：shunt;active power filter;DSP

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1谐波抑制 1

1.1.1 整流电路的谐波 1

1.1.2谐波标准IEC-1000-3-2 2

1.1.3研究谐波意义 3

1.1.4谐波抑制 4

1.2有源电力滤波器的发展史及研究现状 4

1.2.1有源电力滤波器的发展历史 4

1.2.2 发展现状 5

1.3有源电力滤波器的发展前景 5

1.4本文的主要研究工作 6

第二章 并联型有源电力滤波器基本原理 7

2.1有源电力滤波器的基本原理 7

2.1.1 有源电力滤波器的工作原理 7

2.2有源电力滤波器分类 8

2.2.1 按使用的变流器类型分类 8

2.2.2 按拓扑结构分类 9

2.3有源电力滤波器的主电路 11

2.3.1三相逆变器 12

2.3.2叠加逆变器 13

2.4 SAPF的工作原理 15

第三章 SAPF的控制理论 20

3.1 瞬时无功功率理论定义 20

3.1.1 算法 20

3.1.2 算法 22

3.2 APF的谐波检测方法 24

3.2.1 基于频域的检测方法 24

3.2.2 瞬时空间矢量法 24

3.3 APF的补偿电流控制方法 25

3.3.1 三角载波控制 25

3.3.2 滞环比较控制 25

第四章 APF的硬件设计 26

4.1 硬件设计 26

4.2软件设计 29

4.3实验结果 31

总结与展望 34

参考文献 35

致谢 36

第一章 绪论

1.1谐波抑制^[1]

1.1.1 整流电路的谐波

电能是人类生存和发展的重要能源之一，电力电子技术作为电力主要学科也有着不可或缺的地位。如今，随着科技的发展，在电力、医疗、化工、材料、矿业、能源、计算机、通讯等各个行业，电力电子技术都得到了广泛的应用。在电力系统中，整流电路连接着电力电子装置与电网，它的出现使得交流电能变换为直流形式，并供给直流用电设备成为可能^[16]。通常，整流电路是由半控型器件，如晶闸管，或不可控型器件，如二极管，组成的非线性电路。这种电路主要存在以下一些弊端：输入电流谐波含量高；从输入端吸收无功，降低输入功率因数。电力电子装置虽然给人类的生活带来了诸多便利，但随着其应用的越来越广泛，谐波问题也越来越严重，电力电子设备逐渐成为了名副其实的电力公害。

图1-1为单相整流电路基本电路，原理图中所选用的电力电子器件为二极管。由图1-2可知，整流电路的交流输入测电流发生了严重的畸变，其电流波形承现为脉冲型，包含了大量的高次谐波。同时，在电压的幅值附近，由于对电容脉冲充电，整流器输入电压变得平坦，造成输入电网电压畸变。

图1-1 单相整流电路

图1-2 MATLAB仿真所得单相整流电路的输入电流

1.1.2谐波标准IEC-1000-3-2

随着科技的发展，人类生活水平的提高，人们的科学素养也不断提高，因此人们对于电能质量的需求也随之越来越高。1994年，《电能质量公用电网谐波》标准（GB/T 14549-93）的颁布标志着在我国，谐波的抑制已经受到了一定的重视。

此外，国际上对于用电装置的谐波含量也有一定的限制，国际电工学会制定的IEC1000-3-2等标准对不容用电设备的谐波含量都有较为明确的规定和限制。其中，IE-1000-3-2主要适用于等级为220/380V，230/400V，240/415V，每相电流有效值小于16A的电气设备。在该标准中，用电设备被分为A类、B类、C类、D类这四类。图1-3即为电气装置分类图。其中，A类标准主要针对的是三相设备，B类标准主要针对手提设备，C类标准主要针对照明设备，D类标准主要针对功耗600W一下的计算机等设备。

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