【正文】 （ 本科畢業(yè)設(shè)計說明書題 目 ： 并 聯(lián) 型 有 源 電 力 濾 波 器 的 設(shè) 計學(xué) 生 姓 名 ： xx學(xué) 院 ： 信 息 工 程 學(xué) 院系 別 ： 自 動 化 系專 業(yè) ： 自 動 化班 級 ： 自 動 化 033指 導(dǎo) 教 師 ： xx摘 要隨著電力電子裝置的廣泛應(yīng)用，電力系統(tǒng)的無功及諧波問題日趨嚴(yán)重。傳統(tǒng)的無功補償及諧波抑制方法已難以滿足現(xiàn)代電力系統(tǒng)的需要。作為一種新型的補償裝置，有源電力濾波器以其對電網(wǎng)負(fù)載、系統(tǒng)參數(shù)變化的自適應(yīng)能力和較高的反應(yīng)速度被認(rèn)為是目前最具發(fā)展?jié)摿Φ臒o功和諧波補償方法。本文以并聯(lián)電壓型有源電力濾波器為研究對象，系統(tǒng)地分析了并聯(lián)電壓型有源電力濾波器的工作原理、補償特性、諧波電流檢測方法、補償電流控制策略等問題，并對并聯(lián)型有源電力濾波器進行了設(shè)計。最后，利用 MATLAB 提供的電力系統(tǒng)仿真工具箱對并聯(lián)型有源電力濾波器整個系統(tǒng)進行了建模和仿真分析。仿真結(jié)果表明，并聯(lián)型有源電力濾波器對帶有阻感的三相二極管橋式整流負(fù)載產(chǎn)生的諧波具有較好的補償效果。關(guān)鍵詞：諧波抑制；并聯(lián)型有源電力濾波器；瞬時無功功率；仿真 AbstractThe substantial increase in the use of power electronic equipment results in harmonic pollution and reactive burden above the tolerable limits. Many conventional solutions to the power quality issues can’t 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 voltagetype APF has been analyzed in this paper, in terms of the working principle, the pensation characteristics, the harmonic current detection approaches and the current pensation strategies， the shunt active power filter are last,the simulation models are built up by the Simpowersystems toolbox of Matlab.The results show that the designed shunt APF can well suppress the harmonic distortion generated by a threephase diode rectifier.Key Words：Harmonic elimination。 Shunt active power filter。 Instantaneous reactive power。 Simulation目錄引 言 .............................................................1第一章 緒論 .........................................................2 諧波問題及研究現(xiàn)狀 ............................................2 諧波的基本概念 ...........................................3 諧波分析 .................................................3 諧波的產(chǎn)生和危害 .........................................6 諧波的抑制 ....................................................7 諧波抑制技術(shù) .............................................7 有源電力濾波器技術(shù)的發(fā)展 .................................7 研究并聯(lián)型有源電力濾波器的現(xiàn)實意義 ............................7第二章 有源電力濾波器的基本原理和結(jié)構(gòu) ...............................9 三相電路瞬時無功功率理論 ......................................9 有源電力濾波器的工作原理 .....................................14 有源電力濾波器的系統(tǒng)構(gòu)成 .....................................15 有源電力濾波器的分類 ....................................15 有源電力濾波器主電路的結(jié)構(gòu) ..............................16 單獨使用的并聯(lián)型有源電力濾波器 ..........................17 有源電力濾波器的特性 .........................................18 雙向補償特性 ............................................18 其他特性 ................................................19 有源電力濾波器的控制方法 .....................................19 滯環(huán)比較方式 ............................................19 三角波比較方式 ..........................................20 空間矢量控制 ............................................21 本文采用的控制方法 ......................................21第三章 并聯(lián)型有源電力濾波器的設(shè)計 .................................22 概述 ......................................................22 系統(tǒng)電路的設(shè)計 ............................................22 主電路(變流器)設(shè)計 ......................................22 主電路交流側(cè)電感的計算 ..................................25 直流側(cè)電壓計算和電容選取 ................................26 電流電壓檢測設(shè)計 .............................................28 電流檢測電路的設(shè)計 ......................................28 電壓檢測電路的設(shè)計 ......................................28第四章 并聯(lián)型有源電力濾波器的仿真 ..................................29 仿真環(huán)境 .....................................................29 仿真模型的建立 ...............................................29 并聯(lián)型有源電力濾波器系統(tǒng)仿真模型 ........................29 主電路的仿真 ............................................30 諧波電流檢測電路的仿真 ..................................31 仿真結(jié)果 .....................................................32 補償前電網(wǎng)電流仿真波形與分析 ............................32 補償后電網(wǎng)電流仿真波形與分析 ............................33 數(shù)字低通濾波器截止頻率對指令電流精度的影響 ..............35 仿真結(jié)果 ................................................38結(jié)論及展望 .........................................................39參考文獻 ...........................................................41致 謝 ............................................................43引 言隨著電力電子技術(shù)應(yīng)用的日益廣泛，電力電子產(chǎn)品廣泛地應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域，用戶對電能質(zhì)量的要求也越來越高 [1]，而電力電子裝置已經(jīng)成為主要的諧波干擾源，它們造成的危害已經(jīng)引起人們越來越多的關(guān)注。在 我 國 ， 近 年 來由 于 電 氣 化 鐵 道 的 大 量 發(fā) 展 以 及 化 工 、 冶 金 、 鋼 鐵 、 有 色 金 屬 、 煤 炭 和 交 通 等工 業(yè) 部 門 電 力 電 子 裝 置 的 大 量 應(yīng) 用 ， 使 電 力 系 統(tǒng) 中 諧 波 問 題 已 經(jīng) 日 趨 嚴(yán) 重 ， 對電 力 系 統(tǒng) 和 用 電 設(shè) 備 產(chǎn) 生 了 嚴(yán) 重 危 害 和 影 響 ， 必 須 認(rèn) 真 加 以 研 究 和 采 取 相 應(yīng) 的限 制 措 施 。 因此，諧波抑制已成為電力電子技術(shù)、電氣自動化技術(shù)及電力系統(tǒng)研究領(lǐng)域所面臨的一個重大課題，正在受到越來越多的關(guān)注。所以，面對我國目前電網(wǎng)結(jié)構(gòu)薄弱和輸配電技術(shù)普遍存在的技術(shù)落后、自動化水平低的現(xiàn)狀，針對諧波問題，研究電網(wǎng)諧波治理和無功補償新技術(shù)，具有十分重要的理論和現(xiàn)實意義。諧 波 是 指 電 壓 、 電 流 波 形 發(fā) 生 畸 變 ， 這 主 要 是 負(fù) 荷 的 非 線 性 造 成 的 ， 為 抑制 非 線 性 設(shè) 備 諧 波 污 染 ， 出 現(xiàn) 了 許 多 方 法 。 設(shè) 置 無 功 補 償 電 容 器 和 LC 濾 波 器 是傳 統(tǒng) 的 補 償 無 功 功 率 和 諧 波 的 主 要 手 段 ， 已 獲 得 廣 泛 應(yīng) 用 。 但 這 種 無 源 補 償 裝置 的 補 償 性 能 較 差 ， 難 以 對 變 化 的 無 功 功 率 和 諧 波 進 行 有 效 的 補 償 。 晶 閘 管 獲得 廣 泛 應(yīng) 用 后 ， 以 晶 閘 管 控 制 電 抗 器 （ TCR） 為 代 表 的 靜 止 無 功 補 償 裝 置 （ SVC）有 了 長 足 的 發(fā) 展 ， 可 以 對 變 化 的 無 功 功 率 進 行 動 態(tài) 補 償 。 近 年 來 ， 隨 著 以GTO、 BJT 和 IGBT 為 代 表 的 全 控 型 器 件 向 大 容 量 化 、 高 頻 化 方 向 的 不 斷 發(fā) 展 ， 采用 電 力 電 子 技 術(shù) 的 各 種 有 源 補 償 裝 置 發(fā) 展 很 快 。 主 要 用 于 補 償 諧 波 的 有 源 電 力濾 波 器 比 LC 濾 波 器 具 有 更 優(yōu) 越 的 性 能 而 得 到 發(fā) 展 和 應(yīng) 用 ， 是 一 種 很 有 發(fā) 展 前 景的 諧 波 抑 制 技 術(shù) 。 因 此 ， 本 文 就 并 聯(lián) 型 有 源 電 力 濾 波 器 進 行 了 設(shè) 計 和 研 究 。第一章 緒論由于電力電子裝置的廣泛應(yīng)用，使得電網(wǎng)中諧波的含量大量增加，它替代了傳統(tǒng)的變壓器等鐵磁材料的非線性引起的諧波，成為主要的諧波源，對電力系統(tǒng)的安全運行和電氣設(shè)備的正常使用產(chǎn)生嚴(yán)重的危害。因此，諧波治理成為了電能質(zhì)量問題的核心內(nèi)容之一，也是現(xiàn)代電力生產(chǎn)發(fā)展的迫切要求。 [2]有源電力濾波器（Active Power Filter―APF）是一種用于動態(tài)抑制諧波、補償無功的新型電力電子裝置，它能對大小和頻率都發(fā)生變化的諧波以及變化的無功進行補償，其應(yīng)用可克服 LC 濾波器等傳統(tǒng)的諧波抑制和無功補償方法的缺點。有 源 電 力 濾 波 器 的 控 制 技 術(shù) 是 有 源 電 力 濾 波 器 的 關(guān) 鍵 之 一 。 傳 統(tǒng) 有 源 電力 濾 波 器 主 要 采 用 模 擬 控 制 。 但 模 擬 控 制 存 在 電 路 復(fù) 雜 、 控 制 性 能 差 、 易 受 環(huán)境 干 擾 等 缺 點 。 近 年 來 隨 著 高 速 數(shù) 字 處 理 器 DSP 的 出 現(xiàn) 及 其 性 價 比 日 益 提 高 ， 有源 電 力 濾 波 器 的 數(shù) 字 控 制 方 案 引 起 人 們 的 重 視 ， 相 對 于 模 擬 控 制 有 很 多 優(yōu) 點 ，在 實 際 系 統(tǒng) 中 被 廣 泛 采 用 。 諧波問題及研究現(xiàn)狀 “諧 波 ”一 詞 起 源 于 聲 學(xué) 。 有 關(guān) 諧 波 的 數(shù) 學(xué) 分 析 在 18 世 紀(jì) 和 19 世 紀(jì) 已 經(jīng) 奠定 了 良 好 的