【正文】 he shunt active power filter (SAPF) has been an effective way to dynamically pensate reactive power and harmonic. In addition to these problems, the load unbalance is more and more serious in threephase fourwire system, therefore, SAPF applied to threephase fourwire system is researched and designed to solve these problems in this paper. For the harmonic current detection of SAPF in threephase fourwire system, thealgorithm based on the instantaneous reactive theory is detailedly derived, and this algorithm is demonstrated it could be directly applied to threephase and fourwire system without being improved. Hysteresisband parison method is chosen as pensation current control strategy. The threeleg converter which has clear division is adopted as the main circuit. At the end of the paper, the simulation platform is built by use of MATLAB/Simulink software. The output inductance parameter and softstart scheme are simulated respectively. The results prove that output inductance parameter is reasonable and the softstart scheme is feasible. Then, the integrated simulation for SAPF and pensation system is carried out. Finally, simulation results show that SAPF has a good pensation characteristic for the harmonic produced by the balance and unbalance nonlinear loads, and balances threephase loads in threephase and fourwire system. At the same time, simulation results show that harmonic detection method is correct and the control strategy is proper.Keywords ：harmonic dynamic pension； shunt active power filter；threephasefourwire system；algorithm；MATLAB/Simulink第一章 緒論 4 諧波概述及其危害 4 諧波抑制強 5 無源電力濾波器 5 6 混合型有源電力濾波器 7 有源電力濾波器的發(fā)展和應用 8 有源電力濾波器的發(fā)展 8 有源電力濾波器的應用 9 本文的研究的意義和內(nèi)容設置及主要任務 9第二章 三相電路諧波及無功電流的檢測 10 基于瞬時無功功率理論的電流檢測方法 10 瞬時無功理論原始定義及發(fā)展 102. 1. 2 瞬時無功功率理論 102. 1. 3 坐標變換 15 三相四線制系統(tǒng)中基于瞬時無功功率理論的檢測方法 16 法檢測電流 162．2．2 指令運算方法 16 諧波分量的處理 17 對基波零序分量的處理 18 對基波負序分量和高次諧波分量的處理 18 運算方式和運算方式的優(yōu)缺點 18第三章 并聯(lián)型三相四線制補償電流發(fā)生電路方案選擇 19 三相四線制系統(tǒng)APF主電路形式和結(jié)構(gòu)選擇設計 19 四相變流器結(jié)構(gòu)形式 20 三相變流器結(jié)構(gòu) 203. 2 三相四線并聯(lián)型有源電力濾波器主電路的參數(shù)選擇 213. 2. 1主電路容量的確定 213. 2. 2 系統(tǒng)開關頻率 223. 2. 3電容總電壓的選擇 223. 2. 4 電容選擇準則和參數(shù)選擇 233. 2. 5 交流進線電感選擇準則和參數(shù)選擇 24 電流跟蹤控制電路 25 三角波比較方式 25 三角波比較方式 26第四章 仿真 27 三相四線制不平衡負載的諧波源設計 27 諧波電流檢測環(huán)節(jié)的設計 304. 2. 1低通濾波器構(gòu)成原理 30 檢測 33 PWM信號發(fā)生模塊的建立 35 仿真模型的整體結(jié)構(gòu) 37 本章小結(jié) 37第六章 結(jié)論及展望 38 38致謝 39參考文獻 40第一章 緒論 從上世紀20至30年代，人們已經(jīng)注意到了由靜止汞弧變流器弓I起的電網(wǎng)電壓和電流的畸變問題。 文章的最后，利用 MATLAB/Simulink 軟件，搭建了仿真平臺，對主電路出線電感參數(shù)和軟啟動方案進行單獨仿真分析，證明電感值參數(shù)選擇的合理和軟啟動方案可行。在三相四線制電力系統(tǒng)中除了無功和諧波需要治理，負載不平衡問題也變得日益突出，因此，本文研究與設計適用于三相四線制下的SAPF來解決這些問題。 本科生畢業(yè)論文摘 要 隨著電力電子裝置大量的應用到生產(chǎn)生活當中，它們使電能的轉(zhuǎn)換應用變得更加容易，但同時也給電力系統(tǒng)帶來了嚴重的諧波污染。目前，并聯(lián)有源電力濾波器(shunt active power filter，SAPF)已成為無功和諧波動態(tài)補償?shù)挠行侄沃?。針對三相四線制SAPF諧波電流檢測問題，本文詳細的推導基于瞬時無功理論的算法，論證它無需改進即可直接應用到三相四線制系統(tǒng)里；選擇了滯環(huán)比較法作為補償電流的控制策略；采用了三橋臂變流器作為SAPF的主電路。對 SAPF 和所要補償?shù)南到y(tǒng)進行了整體仿真，結(jié)果證明在所選參數(shù)下，能夠?qū)ζ胶夂筒黄胶夥蔷€性負載所帶來的諧波有很好的動態(tài)補償效果，對不平衡負載有很好的平衡作用；進而也說明檢測方法正確，控制策略得當。而今，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，各種非線性電力電子設備投入電網(wǎng)，它們產(chǎn)生的大量的諧波與無功電流也隨之注入電網(wǎng)。如電網(wǎng)的諧波、三相不平衡、閃變與頻率變化等。 諧波概述及其危害 70年代以后，由于電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，電力電子設備進入了人們生產(chǎn)、生活的各個角落。其產(chǎn)生的諧波日益嚴重，引起了世界各國對諧波及其抑制的重視。如整流器、交流調(diào)壓器、通用變頻器等。 (2)工業(yè)用電弧爐、逆變焊機等。 (3)電力變壓器的非線性勵磁。 (5)各種民用電力電子設備。雖然它們的容量不大，但數(shù)量眾多，它們對電網(wǎng)造成的諧波污染也越來越嚴重。使諧波電流放大，造成過電流，導致電容器、與之相連的電抗器和電阻器的損壞。在三相四線制系統(tǒng)中，中線會由于流過3次及其倍數(shù)的諧波電流造成零線過熱。 (2)在信號干擾方面： 1)諧波通過電磁感應和傳導耦合等方式對鄰近的電力電子設備和通訊系統(tǒng)產(chǎn)生干擾．嚴重時還會導致設備無法正常運行。 3)因目前很多電能測量儀表是電動式電度表，這種測量儀表是在純正弦波情況下進行校驗的，因此諧波會使儀表產(chǎn)生測量誤差。 諧波抑制強 解決非線性負載產(chǎn)生的諧波問題思路有二。二是對電力系統(tǒng)中主要諧波源的電力電子裝置進行自身的改造。如：有源功率因數(shù)校正技術(shù)(SPFC)，各種PWM整流技術(shù)等。諧波補償裝置經(jīng)歷了從無源電力濾波器(Passive Power Filter)到有源電力濾波器(Active Power Filter)的發(fā)展。 無源電力濾波器 無源電力濾波器(原理如圖11)是傳統(tǒng)的諧波補償方法，目前大量應用的是由交流電抗器和電容器組成的“LC無源濾波器(LC Passire Power Filter)”。 (2)如果高次諧波的范圍較寬，則需要設置多個無源支路。特別是在一個復雜的電力系統(tǒng)中，這兩個參數(shù)的變化規(guī)律很難精確預知，因此一個實際的濾波器要滿足要求的諧波衰減是很困難的。 無源電力濾波器原理圖 與無源濾波器相比，有源電力濾波器(APF)具高度的可控性和快速的響應性，其主要優(yōu)點如下： (1)實現(xiàn)了動態(tài)補償，可對頻率和幅值都變化的諧波以及變化的無功功率進行實時補償，對補償對象的變化有極快的響應。 (3)補償無功功率時不需要儲能元件，補償諧波時所需儲能元件的容量也不大。 (5)諧波補償特性不受系統(tǒng)阻抗的影響，可避免與被補償系統(tǒng)發(fā)生諧振。 根據(jù)APF與被補償系統(tǒng)的連接方式不同，APF可分為：串聯(lián)型有源電力濾波器(Series APF如圖12 a)，并聯(lián)型有源電力濾波器(Shunt APF如圖12 b)和串并聯(lián)型(又稱為統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器UPQC如圖12 c)。該方法便是有源電力濾波思想的雛型。此文討論了有源電力濾波器的實現(xiàn)方法和控制原理，并建立了有源電力濾波器的基本拓撲結(jié)構(gòu)。 有源電力濾波器的真正發(fā)展是從80年代開始的。80年代后期，許多有源電力濾波器的商業(yè)發(fā)展計劃完成并投入了實踐。 到目前為止，多數(shù)有源電力濾波器的研究工作是在三相三線制系統(tǒng)中進行的。現(xiàn)在三相四線系統(tǒng)中的諧波和三相不平衡所產(chǎn)生的問題日趨嚴重，引起了人們的極大重視。國外已有三相四線有源電力濾波器的樣機出現(xiàn)19I，但仍處于試驗階段，未能廣泛應用。 有源電力濾波器的應用 有源電力濾波技術(shù)在日本、美國、德國等工業(yè)發(fā)達國家的發(fā)展和應用較為成熟?；厩闆r如下： 1)使用的類型 從實際投入的設備來看，在355臺設備中．僅有4臺設備與負載連接為串聯(lián)型或串聯(lián)混臺型。其主電路為電壓型逆變器(VSI)結(jié)構(gòu)。在這些方法中，用負載電流檢測法與用電源電流檢測法的比率為10：1。同時，應用電源電壓檢測的比率也在增加，檢測電壓的目的是在于補償電網(wǎng)電壓閃變。在這355臺設備中有76臺附有補償基波無功的功能。直到1989年才見到這方面的研究的文章。近些年進行這方面研究的單位在逐漸增加，主要集中在一些高等院校和少數(shù)研究機構(gòu)。尤其最近幾年，將智能控制、最優(yōu)控制理論