摘 要

在当今社会中，科技发展十分迅猛，体现在生活中的很多方面，最重要的是应用在电力设备方面，科技的应用使我们的生活更加的快速，自动，方便。但随之而来的问题也凸显出来，由于一些电力电子器件的非线性带来的谐波和冲击性会给电网系统造成巨大伤害。此时，APF技术的发展有效的解决了谐波以及无功带来的损耗和危害。所以，深入研究APF对于我们的社会和生活都有着重要的意义。

本文简单介绍了谐波的危害和解决方法，电力滤波器的分类及其国内外的发展现状。深入研究了APF的基本原理并构建了数学模型。重点研究了单相APF的谐波电流的检测方法和控制算法，通过对几种谐波电流检测方法的比较，发现基于SDFT谐波电流检测算法可以实时跟踪电流，准确测得负载的基波电流和各次谐波电流。控制方面，PI 重复控制技术性能更加优良，可以使电流畸变率低于5%。

论文通过仿真得出波形和数据，分析了SDFT谐波电流检测算法的准确性与及时性，能达到快速跟踪电流的目的。仿真结果还表明基于PI控制的电压外环调节和电流内环调节满足在发出补偿电流指令的同时还能维持直流侧电压的稳定。

关键词：单相APF，谐波检测，SDFT算法，PI控制，重复控制

Abstract

With the development of science and technology, the widespread use of power equipment for people's lives has brought convenience. But the attendant problems are also highlighted, because some of the power of electronic devices caused by the nonlinearity of the harmonic and impact will cause great harm to the grid system. At this point, the development of APF technology to effectively solve the harmonic and reactive loss and harm. Therefore, the study of single-phase active power filter has important social significance.

This paper briefly introduces the harm and solution of harmonic, the classification of power filter and its development at home and abroad. Depth study of the basic principles of APF and build a mathematical model. This paper focuses on the detection method and control algorithm of harmonic current of single-phase APF. Based on the comparison of several harmonic current detection methods, it is found that the SDFT harmonic current detection algorithm can track the current in real time and accurately measure the fundamental current And each harmonic current. In terms of control, PI repeat control technology performance is more excellent, can make the current distortion rate of less than 5%.

In this paper, the waveform and data are obtained by simulation, and the accuracy and timeliness of SDFT harmonic current detection algorithm are analyzed, and the purpose of fast tracking current can be achieved. The simulation results also show that the voltage outside the ring regulation and the current loop regulation based on the PI control satisfy the stability of the DC side voltage while issuing the compensation current command.

Key words: single - phase APF, harmonic detection, SDFT algorithm, PI control, repetitive control

目录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1谐波的产生及危害 1

1.2有源电力滤波器的研究意义及特点 1

1.3课题研究的主要工作 2

第2章 单相并联型电力滤波器主电路设计与数学建模 3

2.1单相并联型有源电力滤波器的工作原理 3

2.2主电路的设计与数学建模 4

2.2.1主电路的数学建模 4

2.2.2 SPWM调制方法 5

2.3主电路参数的选择 6

第3章 谐波电流检测技术 11

3.1谐波电流检测方法种类 11

3.2基于滑窗迭代离散傅里叶变换的谐波电流检测算法 13

3.2.1离散傅里叶变换算法 13

3.2.2滑窗迭代离散傅里叶变换的谐波电流检测算法 14

3.3 SDFT谐波检测算法的仿真分析 15

第4章 单相有源电力滤波器控制算法研究 19

4.1 电流控制方法 19

4.2 PI控制系统双环的设计 20

4.2.1电流内环的设计21 20

4.2.2电压外环的设计 21

4.2.3 APF主电路控制框图的设计 23

3.2.1离散傅里叶变换算法 24

4.3 PI双环控制仿真图及分析 26

4.4 重复控制的设计 27

4.2 重复控制器参数设计 28

4.2.1电流内环的设计21 29

4.5仿真设计21 29

第5章 主电路的仿真结果与分析 29

5.1 PI控制下的仿真结果 32

5.2 PI 重复模块的仿真结果与分析 32

第6章 总结与展望 34

6.1总结 34

6.2展望 34

参考文献 36

致 谢 38

1. 绪论

1.1谐波的产生及危害

谐波就是指电网系统中比基波频率多整数倍的电流或电压。由于谐波不是真实存在的，所以人们通常通过傅里叶分解来研究谐波。

电网谐波来自于三个方面：一是发电源质量不高产生谐波；二是输配电系统产生谐波；三是非线性负荷所产生的谐波。非线性电力电子器件产生的谐波是最常见的情况，因为现如今，例如开关原件，大功率变频器等在电网中大量使用，会破坏信号的正常传输，产生噪音，过大的谐波电流也容易烧坏器件，对电网产生了巨大的危害。可以概括为以下加点：

1、加大企业的电力运行成本。

2、降低了供电的可靠性。