【正文】 的abctodq0反變換即可得到電流的基波分量。其中通過abctodq0換所得公式已給出，不難由計算可得。諧波檢測環(huán)節(jié)如圖44所示。 綜上所述,通過以上設(shè)置可以為本文的三相三線制并聯(lián)型APF系統(tǒng)建立如圖41所示的系統(tǒng)仿真模型:圖41系統(tǒng)仿真模型 有源電力濾波器仿真模型設(shè)計 諧波源建模非線性負載是電網(wǎng)中的主要諧波源，直流側(cè)帶阻容負載的三相不控整流橋是理想的電流型諧波源。直流側(cè)電容C為4900μf,直流側(cè)電壓參考值為80OV。 諧波源模塊 系統(tǒng)中諧波源由不可控整流電路接阻性負載構(gòu)成。 三相電壓源模塊 通過仿真環(huán)境中的三相可編程電壓源模塊作為該系統(tǒng)的電壓源,該模塊是一個三相零阻抗電壓源,在模塊中幅值、相位、頻率的變化可以預(yù)先編程。MATLAB除了命令行的交互式操作以外，還可以用M語言編程方式工作。仿真所得到的電壓(電流)數(shù)據(jù)可直接由測量模塊測出，連接到示波器(Scope)模塊上，可方便觀察仿真波形，或以數(shù)據(jù)文件形式輸出，供用戶進行分析。它的仿真過程是交互式的，可以隨時修改參數(shù)，并且能夠立即看到仿真的結(jié)果。核心部分有數(shù)百個內(nèi)部核心函數(shù)。最后介紹了PWM變流器的幾種控制策略，并做了簡單的比較，最后確定使用三角波比較方式作為本文的PWM波產(chǎn)生方式。本章首先簡單介紹了目前的諧波檢測技術(shù)，并做了簡單的比較。 圖37滯環(huán)瞬時值比較PWM控制方式在采用滯環(huán)比較器的瞬時值比較方式中，滯環(huán)寬度通常是固定的，因此將導(dǎo)致主電路的開關(guān)頻率是變化的。三角波比較控制框圖如圖36所示，這樣組成的一個控制系統(tǒng)是基于把控制為最小來進行設(shè)計的。D觸發(fā)器輸出受采樣時鐘頻率決定。在有源濾波器中，通常采用的是跟蹤型PWM控制方法。在此濾波器參數(shù)情況下，既有較高的檢測精度，又有較好的動態(tài)響應(yīng)特性。3）濾波器截止頻率的選擇從提高檢測精度出發(fā)，希望濾波器的截止頻率選擇得越低越好，但這樣會引起延時加大，使動態(tài)響應(yīng)過程變慢。LPF的性能主要由其類型、階數(shù)和截止頻率決定，下面分別從這三方面討論LPF的設(shè)計原則：1) 濾波器類型的選擇常用的濾波器有Butterworth，Elliptic等幾種。圖32 法檢測諧波電流框圖基波正序分量、由下式計算可得: (38) 在上式中,C為轉(zhuǎn)換矩陣,為轉(zhuǎn)換矩陣的逆矩陣,其值為： (39) 根據(jù)以上瞬時無功功率理論的分析,構(gòu)建ipiq諧波電流檢測方法的仿真圖需要考慮以下三方面: 直流側(cè)電壓控制 根據(jù)能量守恒,三相三線制電網(wǎng)的有功功率可看作從電源側(cè)直接傳遞給了負載和APF。ipiq法在電壓波形畸變時仍然可以正常工作,準(zhǔn)確檢測出對稱三相電路的諧波，實時性較好,當(dāng)只需測量諧波時可省去鎖相環(huán)電路。目前基于瞬時無功功率理論的諧波檢測法主要有pq法、pqr法、dq法、ipiq法四種,其特點比較如表32所示。該方法不需要添加任何硬件，實時性好，適合在線測量，但它與前兩種方法相比較誤差稍大一些，只能減少50%的泄漏雙峰譜線修正算法用距諧波點最近的兩個離散頻譜幅值估計出待求諧波幅值，并用多項式逼近法獲得頻率和幅值修正的計算公式，能有效降噪與減少頻譜泄露準(zhǔn)同步采樣法有效地抑制諧波對測量參數(shù)的影響及減小未完全同步產(chǎn)生的誤差獲得較高的測量精度。對于實際電力系統(tǒng)中有源電力濾波器設(shè)計來說,在指令電流運算電路中,要求快速準(zhǔn)確地檢測出負載電流中包含的諧波分量及無功分量,作為電網(wǎng)中后續(xù)有效補償電能質(zhì)量的前提,電力系統(tǒng)中實際測量方法主要以下幾種方法: 模擬帶通或帶阻濾波器諧波檢測法 這是最早采用的諧波檢測方法,用于分離檢測信號中負載電流的某一頻率分量,雖然電路結(jié)構(gòu)簡單,補償效果易于控制,成本不高,但是由于濾波器對元件參數(shù)十分敏感,受外界干擾影響較大,現(xiàn)在已經(jīng)很少使用； 基于傅里葉變換的諧波檢測法[6] 基于傅里葉變換的諧波檢測法是根據(jù)離散傅里葉變換(DFT)過渡到快速里葉變換(FFT)的原理構(gòu)成,該方法只適用于平穩(wěn)信號,用FFT獲取各次諧波信號的幅值、頻率及相位,易實現(xiàn),功能多。 本章小結(jié)本章首先介紹了并聯(lián)型有源電力濾波器的基本結(jié)構(gòu)與工作原理。 交流側(cè)電感是APF實現(xiàn)補償功能正常工作必不可缺的參數(shù)之一,它的主要作用是平衡主電路中各點的電壓,調(diào)整補償電流的相位,使其在降低補償電流中的毛刺紋波,能夠快速跟蹤指令電流,滿足所需的補償效果。再者,Uc最小應(yīng)大于相電壓峰峰值的3倍才可以保障電流跟蹤響應(yīng)足夠快速,即Uc3*220V=660V,因此,取Uc=800V。山于補償電流是高頻開關(guān)作用產(chǎn)生的,Uc越小,則Uc等級越低,開關(guān)器件上的電壓應(yīng)力就越低,成本也就相應(yīng)降低了；開關(guān)動作的同時,除了產(chǎn)生補償電流,同時還伴隨產(chǎn)生開關(guān)紋波。有源濾波器容量為: （28）其中E:相電壓,22OV；Ic:補償電流有效值。表24 主電路工作模與開關(guān)系數(shù)Ka、Kb、Kc的值工作模式 序號工作模式開關(guān)系數(shù)V1V3V5V4V6V2 K1 K2 K31通通通2/31/31/32通通通1/32/31/33通通通1/31/32/34通通通1/31/32/35通通通1/32/31/36通通通2/31/31/3根據(jù)圖27得到下列微分方程組,式中,KaUc、KbUc、KcUc為主電路各橋臂中點與電源中點之間的電壓；Ka、Kb、Kc為開關(guān)系數(shù),Ka+Kb+Kc=0。表22 指令電流與補償后電源電流的關(guān)系補償目的ic*is補償諧波iLhiLf補償無功iLfqiLfq+iLh補償諧波和無功（iLfq+iLh）iLfq 本文所研究的有源濾波器為并聯(lián)型,采用電壓型主電路,其基本結(jié)構(gòu)如圖27所示,任一橋臂由一個IGBT和Diode反并聯(lián)構(gòu)成,由電流跟蹤控制電路得到的PWM信號控制IGBT,并且IGBT的通斷控制了與其反并聯(lián)的Diode的通斷。在指令電流檢測運算電路中將負載電流中所含的高次諧波和基波無功電流檢出,根據(jù)指令電流信號進行快速跟蹤控制,利用主電路可關(guān)斷電力電子器件的特性產(chǎn)生與負載電流中諧波分量大小相等、相位相反的電流與諧波抵消,使得網(wǎng)側(cè)電流波形近乎正弦信號,從而保證電網(wǎng)的供電質(zhì)量。并聯(lián)變流器起到補償電流諧波不平衡、補償負荷的無功、調(diào)節(jié)變流器直流側(cè)電壓的作用。但是這種結(jié)構(gòu)的濾波器的缺點在于只能針對特定負荷進行補償，負荷運行狀況變化較大的時候補償性能不好。圖23 單獨使用的并聯(lián)型APF（2） 根據(jù)接入電網(wǎng)的方式，有源電力濾波器還可以分為直接接入和通過無源濾波器間接接入電網(wǎng)兩種方式。 按電源相數(shù)分類 根據(jù)電源相數(shù)有源濾波器可分為單相、三相三線制、三相四線制等。諧波源一般為非線性負載，如整流器等，產(chǎn)生諧波電流Ib；供電系統(tǒng)一般為保護的對象；有源電力濾波器表現(xiàn)為流控電流源，它的作用是產(chǎn)生和諧波源諧波電流具有相同幅值而相位相反的補償電流Ib來達到消除諧波的目的。采用高速數(shù)字信號處理器(DSP)可以實時計算諧波和無功,通過I/0接口和PWM接口直接發(fā)送開關(guān)控制信號,有效地解決了元件老化和溫漂等因素帶來的問題,提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。雖然己經(jīng)研制出一些樣機與產(chǎn)品投入使用,但對電網(wǎng)電能質(zhì)量進行補償?shù)男Ч€存在缺陷,APF的發(fā)展趨勢體現(xiàn)在諸如以下幾個方面： 應(yīng)該更加深入研究新型的諧波電流檢測方法和跟蹤控制策略,提高算法的實時性與簡潔性； 為了降低成木和提高效率,大多采用混合型APF系統(tǒng)來降低裝置容量。此外,國際一些高校及學(xué)術(shù)機構(gòu)也對有源濾波器進行了深入廣泛的高水平研究。隨著新型電子半導(dǎo)體器件的出現(xiàn)與脈寬調(diào)制技術(shù)的發(fā)展,人們開始致力于APF的研究。為了響應(yīng)社會推動節(jié)能減排的號召,提倡建設(shè)生態(tài)環(huán)保、技術(shù)先進、經(jīng)濟高效的新型綠色電網(wǎng)模式,迫切需要對日益凸顯的諧波污染問題進行有效的治理。第二是大量使用的電力電子裝置,變流器在提高電力裝置的性能的同時也造成了波形的畸變。 諧波被定義為“諧波是一個周期電氣量的正弦波分量,其頻率為基波頻率的整數(shù)倍”。三相有源濾波器的仿真研究畢業(yè)論文目 錄摘 要 IABSTRACT II目 錄 III第一章 緒論 1 1 1 2 有源電力濾波器研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 3 3 4 4第二章 并聯(lián)型有源電力濾波器 6 有源電力濾波器 6 9 10 10 12 12 12 13 13 13 本章小結(jié) 13第三章 有源濾波器的諧波電流檢測技術(shù) 15 15 16 PWM控制方式的研究 19 定時瞬時值比較PWM控制方式 19 三角波比較PWM控制方式 19 滯環(huán)瞬時值比較方式 20 21第四章 三相串聯(lián)型有源電力濾波器的建模與仿真 22 Matlab/Simulink仿真軟件及其工具箱簡介 22 23 有源電力濾波器仿真模型設(shè)計 24 諧波源建模 24 并聯(lián)型有源電力濾波器建模 24 仿真實驗及結(jié)果分析 28 本章小結(jié) 33第五章 總結(jié)與展望 34II 34 34致 謝 35參考文獻 36IV 第一章