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1、 （二 七 年 六 月本科毕业设计说明书题 目 ： 并 联 型 有 源 电 力 滤 波 器 的 设 计学 生 姓 名 ： xx学 院 ： 信 息 工 程 学 院系 别 ： 自 动 化 系专 业 ： 自 动 化班 级 ： 自 动 化 03-3指 导 教 师 ： xx- -I摘 要随着电力电子装置的广泛应用，电力系统的无功及谐波问题日趋严重。传统的无功补偿及谐波抑制方法已难以满足现代电力系统的需要。作为一种新型的补偿装置，有源电力滤波器以其对电网负载、系统参数变化的自适应能力和较高的反应速度被认为是目前最具发展潜力的无功和谐波补偿方法。本文以并联电压型有源电力滤波器为研究对象，系统地分析了并联电压
2、型有源电力滤波器的工作原理、补偿特性、谐波电流检测方法、补偿电流控制策略等问题，并对并联型有源电力滤波器进行了设计。最后，利用 MATLAB 提供的电力系统仿真工具箱对并联型有源电力滤波器整个系统进行了建模和仿真分析。仿真结果表明，并联型有源电力滤波器对带有阻感的三相二极管桥式整流负载产生的谐波具有较好的补偿效果。关键词：谐波抑制；并联型有源电力滤波器；瞬时无功功率；仿真- -IIAbstractThe substantial increase in the use of power electronic equipment results in harmonic pollution and
3、reactive burden above the tolerable limits. Many conventional solutions to the power quality issues cant meet the conditions of modern power system. Active power filters are known as a dynamic,adjustable and potential solution to the power quality problems.The shunt voltage-type APF has been analyze
4、d in this paper, in terms of the working principle, the compensation characteristics, the harmonic current detection approaches and the current compensation strategies， the shunt active power filter are designed.At last,the simulation models are built up by the Simpowersystems toolbox of Matlab.The
5、results show that the designed shunt APF can well suppress the harmonic distortion generated by a three-phase diode rectifier.Key Words：Harmonic elimination; Shunt active power filter; Instantaneous reactive power; Simulation- -III目录引 言 .1第一章 绪论 .21.1 谐波问题及研究现状 .21.1.1 谐波的基本概念 .31.1.2 谐波分析 .31.1.3 谐
6、波的产生和危害 .61.2 谐波的抑制 .71.2.1 谐波抑制技术 .71.2.2 有源电力滤波器技术的发展 .71.3 研究并联型有源电力滤波器的现实意义 .7第二章 有源电力滤波器的基本原理和结构 .92.1 三相电路瞬时无功功率理论 .92.2 有源电力滤波器的工作原理 .142.3 有源电力滤波器的系统构成 .152.3.1 有源电力滤波器的分类 .152.3.2 有源电力滤波器主电路的结构 .162.3.3 单独使用的并联型有源电力滤波器 .172.4 有源电力滤波器的特性 .182.4.1 双向补偿特性 .182.4.2 其他特性 .192.5 有源电力滤波器的控制方法 .192
7、.5.1 滞环比较方式 .192.5.2 三角波比较方式 .202.5.3 空间矢量控制 .212.5.4 本文采用的控制方法 .21第三章 并联型有源电力滤波器的设计 .223.1 概述 .223.2 系统电路的设计 .223.2.1 主电路(变流器)设计 .22- -IV3.2.2 主电路交流侧电感的计算 .253.2.3 直流侧电压计算和电容选取 .263.3 电流电压检测设计 .283.3.1 电流检测电路的设计 .283.3.2 电压检测电路的设计 .28第四章 并联型有源电力滤波器的仿真 .294.1 仿真环境 .294.2 仿真模型的建立 .294.2.1 并联型有源电力滤波器系
8、统仿真模型 .294.2.2 主电路的仿真 .304.2.3 谐波电流检测电路的仿真 .314.3 仿真结果 .324.3.1 补偿前电网电流仿真波形与分析 .324.3.2 补偿后电网电流仿真波形与分析 .334.3.3 数字低通滤波器截止频率对指令电流精度的影响 .354.3.4 仿真结果 .38结论及展望 .39参考文献 .41致 谢 .43- -1引 言随着电力电子技术应用的日益广泛，电力电子产品广泛地应用于工业控制领域，用户对电能质量的要求也越来越高 1，而电力电子装置已经成为主要的谐波干扰源，它们造成的危害已经引起人们越来越多的关注。在 我 国 ， 近 年 来由 于 电 气 化 铁
9、 道 的 大 量 发 展 以 及 化 工 、 冶 金 、 钢 铁 、 有 色 金 属 、 煤 炭 和 交 通 等工 业 部 门 电 力 电 子 装 置 的 大 量 应 用 ， 使 电 力 系 统 中 谐 波 问 题 已 经 日 趋 严 重 ， 对电 力 系 统 和 用 电 设 备 产 生 了 严 重 危 害 和 影 响 ， 必 须 认 真 加 以 研 究 和 采 取 相 应 的限 制 措 施 。 因此，谐波抑制已成为电力电子技术、电气自动化技术及电力系统研究领域所面临的一个重大课题，正在受到越来越多的关注。所以，面对我国目前电网结构薄弱和输配电技术普遍存在的技术落后、自动化水平低的现状，针对谐
10、波问题，研究电网谐波治理和无功补偿新技术，具有十分重要的理论和现实意义。谐 波 是 指 电 压 、 电 流 波 形 发 生 畸 变 ， 这 主 要 是 负 荷 的 非 线 性 造 成 的 ， 为 抑制 非 线 性 设 备 谐 波 污 染 ， 出 现 了 许 多 方 法 。 设 置 无 功 补 偿 电 容 器 和 LC 滤 波 器 是传 统 的 补 偿 无 功 功 率 和 谐 波 的 主 要 手 段 ， 已 获 得 广 泛 应 用 。 但 这 种 无 源 补 偿 装置 的 补 偿 性 能 较 差 ， 难 以 对 变 化 的 无 功 功 率 和 谐 波 进 行 有 效 的 补 偿 。 晶 闸 管 获得 广 泛 应 用 后 ， 以 晶 闸 管 控 制 电
