并联型有源电力滤波器的控制系统的设计与实现开题报告

1. 研究目的与意义

随着大量非线性负载的应用，谐波污染问题越来越突出，即由这些非线性负荷带来的谐波危害日益严重，精密加工企业、科研部门、信息产业、通信产业饱受其害，谐波使电网中元件产生谐波损耗、设备效率和功率因数降低，甚至损害电力设备如电容器等，电力事故隐患悄然潜伏。

电力系统中谐波次数和大小随系统负荷状况而变化，采用传统的LC静态滤波器无法满足要求，而采用电力有源滤波器可以对大小和频率都变化的谐波及变化的无功进行动态补偿，因此有源滤波器的研究和应用越来越受到人们的重视。有源滤波器的基本原理是：先从补偿对象中检测出谐波电流，再由补偿装置产生一个与该谐波电流大小相等而相位相反的补偿电流，两者相互抵消而使电网电流中只含有基波分量。本设计计划设计一台适用于工业用户的低压并联型有源电力滤波器。

2. 课题关键问题和重难点

1、并联型电力有源滤波器的谐波检测计算方法的选择：谐波检测算法是电力滤波器的一个重要环节，至今谐波检测算法有很多种，包括采用带通（带阻）滤波器检测法、瞬时无功功率检测法、基于傅里叶分析的检测法等。

2、并联型电力有源滤波器的控制方式的选择：检测负载电流控制方式、检测电源电流控制方式、复合控制方式。

3、并联型电力有源滤波器的主电路的设计：元件参数的计算及选择。其中对电路的设计需要解决的问题：

3. 国内外研究现状（文献综述）

文献[1]针对电力系统系统现状，提出了对谐波治理的方法。

谐波电流和谐波电压的出现对于电力系统运行是种“污染”，它们降低了系统电压正弦波形的质量，不但严重地影响电力系统自身，而且还危及用户和周围的通信系统。近半个世纪以来，随着电力电子设备的推广应用，非线性负荷的迅速增加，特别是高压直流输电的运用，谐波污染问题日趋严重，并因此受到人们普遍的关注和重视。传统的谐波抑制和无功补偿方法是无源滤波技术和有源滤波技术，前者即使用由电力电容器等无源器件构成无源滤波器，该无源滤波器与需补偿的非线性负载并联，为谐波提供一个低阻通路的同时也提供负载所需要的无功功率。后者是采用开关变换器来清除负载源发出的谐波电流，并且可以克服无功补偿。

文献[2]针对电力系统谐波问题，提出了采用无源滤波器的方法。

4. 研究方案

1、方案设计：本文所要做的是设计一个对三相全控桥整流电路进行无功和谐波补偿的单独使用的并联型电力有源滤波器。

(1)谐波检测运算电路的设计

谐波检测运算电路有很多种设计方法，主要有模拟滤波器，傅里叶分析和瞬时无功功率检测等。前2者设计较为困难，且实时性也不是很好。所以主要采用瞬时无功功率检测。

5. 工作计划

第1到2周：阅读文献（包括英文文献翻译），查找资料，确定系统方案。

第3到4周：提出系统设计方案，完成系统硬件框图。

第5到7周：完成并联型有源电力滤波器主电路的设计（包括系统结构、主电路的接线方式、主电路元件的参数选取等）。