并联型有源滤波器设计及仿真研究开题报告

1. 研究目的与意义

现代社会对电力电子设备的需求日益增加，但电力电子设备在工作时往往具有非线性、冲击性和波动性的特征，这种特征导致了其对电力系统严重的谐波污染。当今,有源电力滤波器(APF)是有效的解决电网谐波和无功污染、改善电能质量的方法之一，可以跟踪补偿幅值和频率变化的谐波，是当前智能电网领域中的一个研究热点。

有源滤波器是一种综合了电力电子技术、数字信号处理技术、谐波检测以及补偿控制技术等多个技术的复杂电力滤波装置。它采用动态补偿方法抵消谐波和无功功率，并且对于变化的谐波也具有补偿作用，具有比无源滤波更优良的特性。本课题，就是对电力系统中的谐波治理中关键设备之一的有源电力滤波器进行研究分析，在研究分析其功能和特点的基础上对其控制系统进行设计，并进行仿真验证。

有源电力滤波器已得到广泛应用，而且单台有源滤波装置的容量也不断提高，功能也愈加丰富，已经不仅仅局限于谐波的补偿，而是向着改善整个电网的供电质量方向发展。因此，研究和设计有源电力滤波器的控制系统，对于我国有源电力滤波器的发展具有重要意义。

2. 课题关键问题和重难点

本论文针对并联式三相三线有源电力滤波器开展研究,对其原理和关键技术进行探讨和研究，在此基础上，完成了一台并联型三相三线有源电力滤波器样机的设计，重点对主电路和控制系统进行了研究设计，并对其性能进行了仿真验证。

该题目的重点是熟悉有源滤波器基本工作原理及谐波电流检测和控制方法，难点是对并联有源滤波器系统进行参数设计和仿真。要求熟悉matlab软件编程和建模方法，并借助于该软件进行谐波特性和滤波器特性研究。

并联三相三线制有源电力滤波器主要包括控制系统、主电路以及连接电抗器。其中控制系统的功能是检测谐波电流、电流跟踪和输出调制成为本设计的主要难点。

3. 国内外研究现状（文献综述）

作为改善供电质量的一项关键技术，目前有源电力滤波器在美国、日本等发达工业国家已广泛用于国民经济的各个生产部门，并且谐波补偿的次数逐步提高(典型值达25次)，单机装置的容量也逐步提高(apf的最大容量可达50mva),其应用领域正从补偿用户自身的谐波向着改善整个电力系统供电质量的方向发展。日本自1982年世界上第一台有源滤波装置问世以来，已有200多台有源电力滤波器投入运行，最大的一台容量达到20mvai。

基于对并联型有源滤波器设计研究中,本人查阅了一些参考文献，进一步了解并联型有源滤波器设计的基本内容，学习前人对tcsc的研究方法及思路。

在参考文献[1]针对并联型有源滤波器设计及仿真研究20世纪当70年代初期有源电力滤波器(activepower filter-apf)的概念出现时，由于受到当时功率半导体器件水平的限制，apf一直处在试验研究阶段。进入80年代以后，随着大功率可关断器件(gtr,gto,igbt等)的性能不断提高，价格不断降低，以及对非正弦条件下无功功率补偿理论的深入研究，特别是瞬时无功理论的提出，为apf的实用化提供了必要的条件，使之在工业上得到了广泛的应用。

4. 研究方案

首先对谐波特性及危害进行分析分析，比较有源滤波器和无源滤波器的优缺点，针对并联型有源滤波器，研究和设计其电路结构，并对有关参数进行计算，然后利用matlab软件对含并联有源滤波装置的整流电路进行仿真研究,比较分析滤波前后的电网电流、负载电流波形以及电流畸变情况，研究并联型有源电力滤波器有效抑制电力电子装置所产生的谐波的特性。

整流器是电网中的主要谐波源，增加整流脉动数，可平滑波形，减少谐波。电力电子装置常将6脉波的变流器设计成12脉波或24脉波变流器，以减少交流侧的谐波电流含量。该课题选用的谐波源是6脉动三相全控桥式整流器。三相桥式全控整流电路与三相半波电路相比，输出整流电压提高一倍，输出电压的脉动较小，变压器利用率高且无直流磁化问题。在三相桥式电路中的变压器绕组中，一个周期里既流过正向电流，又流过反相电流，提高了变压器的利用率，切直流磁动势相互抵消，避免了直流磁化。

本课题的核心：有源滤波器的设计步骤初步拟定如下:

5. 工作计划

第1-2周 熟悉课题，查阅文献，完成外文翻译。

第3周 书写开题报告。

第4-5周 熟悉matlab，熟悉6脉动整流电路的工作原理及有源滤波器的工作原理、谐波电流检测方法等。