论文总字数：19075字

摘 要

随着现代社会的快速发展，电已经成为人们生活中不可或缺的一部分，在当今这个各种电力电子器件被广泛使用的社会，电网中的谐波污染越来越严重，许多用电装置的功率因数低，更加影响了供电的质量。然而，在现代工业、商业和居民用电对供电质量的要求越来越高，尤其是数字化的工厂设备以及精密仪器生产对电能质量的要求更高。世界各国都对谐波的抑制进行了广泛的关注并相继先后制订了抑制谐波的相关标准。因此，谐波的抑制和功率因数的提高已经成为现代电力行业和电力电子行业首要解决的一个重大难题。

本文首先介绍了瞬时无功理论及谐波检测方法，阐述了谐波问题研究的必要性和紧迫性，并对谐波抑制的方法作了简单的介绍。并联有源电力滤波器主电路设计是核心环节之一。本文在三相三线并联型有源电力滤波器数学模型的基础上,通过对采用空间矢量调制的有源电力滤波器的工作过程的研究和分析，揭示了主电路各参数之间的相互关系。

本文用MATLAB/SIMIJLINK中的电力系统模块对有源电力滤波器进行了动态仿真研究。仿真结果表明这种拓扑结构的有源电力滤波器对电力系统中的谐波抑制具有较好的效果。

关键词：电力电子、有源电力滤波器(APF)、MATLAB

Abstract

With the rapid development of modern society, electricity has become an integral part of life in today's society of various power electronic devices are widely used in the power grid harmonic pollution is getting worse, many electric devices low power factor, the more influence the quality of the power supply. However, in modern industrial, commercial and residential electricity power quality have become increasingly demanding, especially higher digitized plant equipment and precision instrument production of power quality requirements. Countries in the world to suppress harmonic extensive attention and have been successively developed a harmonic suppression standards. Thus, inhibition of harmonics and power factor improvement has become a major problem in modern power industry and power electronics industry the primary solution.

    This paper introduces the theory of instantaneous reactive and harmonic detection method, the study discusses the necessity and urgency of the problem of harmonic, and the harmonic suppression methods introduced briefly. Shunt active power filter circuit design is one of the main core areas. Based on the three-phase three-wire shunt APF mathematical model, by using space vector modulation APF working process of research and analysis reveals the relationship between the parameters of the primary circuit.

In this paper, MATLAB / SIMIJLINK Power System Module APF conducted a dynamic simulation. The simulation results show that the topology of Active Power Filter to power system harmonic suppression have good results.

Key words: power electronics, active power filter, MATLAB

目录

摘要 II

Abstract III

第一章 绪论 1

1.1谐波及其抑制技术 1

1.1.1谐波问题 1

1.1.2谐波标准 1

1.1.3谐波抑制技术 2

1.2有源电力滤波器起源、发展与现状 2

1.2.1有源电力滤波器起源 2

1.2.2有源电力滤波器发展现状 3

1.2.3有源电力滤波器未来发展及应用 4

1.3无功补偿原理 4

1.4本文研究的内容 5

第二章 瞬时无功理论与谐波检测方法 6

2.1瞬时无功理论 6

2.2 基于功率定义的谐波检测方法 6

2.2.1 FRYZE功率定义的谐波检测方法 7

2.2.2瞬时无功理论的检测方法 7

2.2.3同步旋转坐标法 8

2.2.4基于其它功率定义的谐波检测方法 8

2.2.5基于直流侧电压控制的谐波检测方法 8

2.3基于数字信号处理技术的谐波检测方法 8

2.3.1基于傅立叶变换的谐波检测方法 9

2.3.2基于广义积分器的谐波检测方法 9

2.3.3基于PRONY/KALMAN估计的谐波检测方法 9

2.3.4基于小波/S变换的谐波检测方法 9

2.3.5基于神经网络/自适应滤波理论谐波检测方法 10

2.4本章小结 10

第三章 有源电力滤波器 11

3.1有源电力滤波器分类 11

3.1.1按电路拓扑结构分类 11

3.1.2根据电源性质分类 12

3.1.3根据直流侧储能元件的分类 13

3.2有源电力滤波器的工作原理与特性优势 13

3.2.1低纹波电流，高电流响应速度 14

3.2.2提高系统耐压，应用于较高电压系统 15

3.3三相三线制并联型有源电力滤波器 16

3.3.1三相三线制并联型有源电力滤波器构成 16

3.3.2三相三线制并联型有源电力滤波器工作原理 16

3.3.3三相三线制并联型有源电力滤波器的控制策略 17

3.4主电路参数设计 17

3.4.1主电容容量 17

3.4.2直流侧电压计算 18

3.4.3直流侧电容计算 19

3.4.4交流电抗器的选取 19

3.4.5输出滤波器设计 21

3.5本章小结 21

第四章 三相三线制并联型有源电力滤波器控制系统 22

4.1主电路拓扑结构与数学模型 22

4.2电流环控制系统设计 22

4.3脉宽调制控制 23

4.3.1PWM三角载波控制 23

4.3.2瞬时值迟滞环比较法 24

4.3.3空间矢量脉宽调制SVPWM 24

4.4本章小结 25

第五章 三相三线制并联型有源电力滤波器仿真研究 26

5.1MATLAB/SIMULINK概述 26

5.2仿真模型的建立 27

5.2.1谐波电流源 27

5.2.2有源电力滤波器滞环仿真 28

5.3整体仿真 30

5.4本章小结 31

第六章 工作总结与展望 32

6.1论文工作总结 32

6.2未来展望 32

参考文献 33

致谢 34

第一章 绪论

1.1谐波及其抑制技术

1.1.1谐波问题

“谐波”一词起源于声学。早在20世纪的前期电力系统的谐波问题就已经是一个很严重的问题并引起了人们的广泛关注。

如果从本质上的意义上来讲的话，谐波就是指包含在电流中的那些频率为基波频率的整数倍的电分量，就是指如果对电流进行傅立叶分解，除了一次项之外的所有项都是谐波。但是如果从广义上讲，因为在交流电网中的有效的部分的那个分量的频率应该是单一的，所以只要是与这个单一的分量的频率不同的频率对应的分量都可以称之为谐波，这时“谐波”这个词的意义已经与传统意义的谐波不同。正因为这样，所以谐波又分为次谐波、分数谐波等等。

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