摘 要

电力电子技术在近些年发展迅速，其功率容量也越来越大，虽然这给电力行业带来了很大的进步和革新，但是同时也产生了一些影响，在电力系统中的电力电子装置会产生电力谐波，使电网电压产生畸变。因此，目前对电力系统中谐波的治理也势在必行。

本文主要阐述了当前谐波对电力系统的危害，说明谐波治理的必要性和紧迫性。然后探讨谐波的治理方法的优势与劣势，最终主要分析并联型有源电力滤波器。有源电力滤波器相较于无源滤波器具有更好的实时性，在目前也是一种认可度比较大的谐波治理方法。本文主要讲解了并联型有源电力滤波器的基本原理、电路设计、控制策略以及仿真等。

本文主要介绍和研究的是并联型有源电力滤波器，其中包括了有源电力滤波器的一些技术原理分析以及其系统工作原理等，研究了各部分电路的工作原理以及协作工作的过程。基于瞬时无功功率理论的谐波检测方法、电流瞬时值迟滞环比较法等都是有源电力滤波器设计中的核心部分。

有源电力滤波器实时、高精度的谐波检测是一个非常重要的部分。本文中详细介绍了瞬时无功功率理论，通过检测负载电流的方式来提取谐波。提出了谐波电流检测法，这种方法能快速且实时的检测出电网电流中的谐波部分。

在仿真部分，本文使用的是MATLAB/SIMULINK仿真软件，不仅设计出了仿真电路图，而且输出仿真波形，从波形分析和对比中，可以看出有源电力滤波器对于谐波治理效果显著。

关键词：电力电子；谐波；有源电力滤波器；瞬时无功功率

Abstract

Power electronics technology in recent years, the rapid development of its power capacity is also growing, although this is to the power industry has brought great progress and innovation, but it also had some impact, in the power system of power electronic devices harmonics will produce electricity, so the grid voltage distortion. Therefore, the current power system harmonic governance is imperative.

This paper describes the current harmonics on power system hazards, necessity and urgency harmonic governance. Then explore the advantages and disadvantages of harmonic governance approach, the final analyzes Parallel Active Power Filter. Has better real-time active power filter compared to passive filter, currently also a recognition of the relatively large harmonic treatment. This article explains the basic principles of parallel active power filter circuit design, control strategy and simulation.

This paper describes the study and is a parallel active power filter, which includes a number of technical analysis as well as its principle active power filter system works, etc., to study the process of working principle of the circuit and collaborative work. Based on instantaneous reactive power theory harmonic detection method, comparative current instantaneous value of the hysteresis loop method, etc. are active power filter design core.

The implementation of active power filter, harmonic detection accuracy is a very important part. This article describes in detail the instantaneous reactive power theory, harmonic extracted by detecting the load current mode. Proposed harmonic current detection method, this method can quickly detect and real grid current harmonic parts.

In the simulation, the thesis using MATLAB / SIMULINK simulation software, not only to design a circuit simulation, and the simulation waveform output from the waveform analysis and comparison, we can see the active power filter for harmonic suppression effect is remarkable.

Key words: Power electronics; Harmonics; Active power filter; Instantaneous reactive power

目 录

第1章 绪论 1

1.1 谐波的产生及其危害 1

1.1.1谐波的产生 1

1.1.2谐波的危害 1

1.2 谐波的抑制措施及技术发展概况 2

1.2.1 谐波的抑制措施 2

1.2.2 传统无源滤波方法的不足 2

1.2.3 有源电力滤波方法的优点 2

1.3 有源电力滤波器技术的发展 3

1.3.1 谐波检测技术的研究发展 3

1.3.2 有源电力滤波器的现状 4

1.4 本文的主要内容 4

第2章 有源电力滤波器 5

2.1 有源电力滤波器的分类 5

2.2 有源电力滤波器的结构及基本原理 5

2.2.1 并联型有源电力滤波器的结构 5

2.2.2 基本原理 6

2.3 本章小结 6

第3章 瞬时无功功率理论以及谐波电流检测方法 7

3.1 功率理论 7

3.1.1 传统的功率理论 7

3.1.2 三相瞬时无功功率理论 7

3.2 基于瞬时功率理论的谐波检测方法 8

3.2.1 常用的谐波电流检测方法的比较 8

3.2.2 谐波电流检测法 8

3.2.3 谐波电流检测法 9

3.3 本章小结 11

第4章 有源电力滤波器控制系统的研究与设计 12

4.1 脉宽调制控制 12

4.1.1 电流瞬时值迟滞环比较法 12

4.1.2 PWM三角载波控制法 13

4.1.3 脉宽调制控制方法的选择 13

4.2 有源电力滤波器的仿真研究 14

4.2.1 仿真设计电路图以及仿真参数 14

4.2.2 谐波检测部分的仿真 14

4.2.3 谐波补偿仿真结果 18

4.3 本章小结 20

第5章 基于DSP的有源电力滤波器采样及控制系统硬件和软件的设计 21

5.1 采样及控制系统的硬件设计 21

5.1.1 总体电路的设计 21

5.1.2 采样及调理电路的设计 21

5.1.3 DSP控制模块的设计 23

5.1.4 电流瞬时值迟滞环比较控制电路的设计 25

5.1.5 驱动模块的设计 25

5.1.6 变流器模块的设计 27

5.2 控制系统的软件设计 28

5.3 本章小结 28

第6章 结论 29

参考文献 30

致谢 31

第1章 绪论

本章节主要介绍了有源电力滤波器相关的背景知识，其中包括了电网中谐波的基本概念及其产生原因和危害、谐波的抑制措施和有源电力滤波器的技术发展，同时也说明了本文研究的实在意义以及主要的研究内容。

1.1 谐波的产生及其危害