下载文档原格式
《抑制背景谐波放大的阻性有源滤波器实现研究》篇一一、引言随着现代电力电子技术的发展，电力系统中存在的谐波问题日益突出。
背景谐波放大是电力系统中常见的现象，它不仅影响电力设备的正常运行，还可能导致设备损坏和系统故障。
阻性有源滤波器作为一种有效的谐波抑制手段，其研究和应用具有重要的现实意义。
本文旨在研究阻性有源滤波器的实现方法，以抑制背景谐波的放大，提高电力系统的稳定性和可靠性。
二、阻性有源滤波器的基本原理阻性有源滤波器是一种通过引入有源元件来抑制谐波的装置。
其基本原理是通过检测电力系统中的谐波信号，利用有源元件（如运算放大器、比较器等）产生与谐波相反的补偿信号，以消除或减小谐波对系统的影响。
阻性有源滤波器具有动态响应快、补偿效果好、抗干扰能力强等优点，能够有效地抑制背景谐波的放大。
三、阻性有源滤波器的实现方法阻性有源滤波器的实现主要包括检测、信号处理和补偿三个部分。
1. 检测部分：通过安装于电力系统中的传感器，实时检测电力信号中的谐波成分。
这部分要求传感器具有高精度、高灵敏度和快速响应的特性。
2. 信号处理部分：将检测到的电力信号送入信号处理电路，通过运算放大器等有源元件对信号进行滤波、放大和比较等处理，以提取出谐波成分。
这一过程要求信号处理电路具有高精度、低噪声、抗干扰等特点。
3. 补偿部分：根据提取出的谐波成分，通过比较器和控制电路产生与谐波相反的补偿信号。
补偿信号经由相应的驱动电路控制功率元件，实现对系统中的谐波进行实时补偿。
这一过程要求驱动电路具有快速响应、高精度控制的特点。
四、抑制背景谐波放大的应用研究针对背景谐波放大的问题，本文研究了阻性有源滤波器的应用方法。
首先，通过建立电力系统的数学模型，分析背景谐波的传播特性和放大机制。
其次，根据模型分析结果，设计合适的阻性有源滤波器参数和结构，以实现对背景谐波的有效抑制。
最后，通过实验验证了阻性有源滤波器在抑制背景谐波放大方面的效果和性能。
五、实验结果与分析本实验在某电力系统中进行了阻性有源滤波器的实际应用。
有源滤波器的设计毕业设计论文标题：基于有源滤波器的设计与优化摘要：有源滤波器是一种常见的信号处理电路，具有自身的强大功能和重要应用。
本论文通过对有源滤波器的原理和设计方法的理论研究，结合现有的电路设计工具和电子器件技术，对有源滤波器的设计与优化进行了探讨。
首先介绍了有源滤波器的基本原理，然后通过实例分析了常见的几种有源滤波器的设计方法，并讨论了设计过程中所需要考虑到的各种因素。
最后，对有源滤波器进行了性能分析与优化，通过仿真和实验验证了设计结果的有效性和可行性。
关键词：有源滤波器、设计、优化、信号处理、基本原理导言：有源滤波器是一种能够对输入信号进行频率选择性处理的电路，它能够增益或衰减其中一频段的信号，从而实现对信号的滤波作用。
随着电子技术的不断进步和应用的广泛性，有源滤波器在通信、音频处理、图像处理等领域中得到了广泛的应用。
因此，研究有源滤波器的设计与优化具有重要的理论和实际意义。
一、有源滤波器的基本原理二、有源滤波器的设计方法1.RC有源滤波器设计方法2.LC有源滤波器设计方法3. Sallen-Key有源滤波器设计方法三、有源滤波器设计考虑的因素四、有源滤波器的性能分析与优化对有源滤波器进行性能分析和优化是保证设计结果有效性的关键。
通过理论计算和电路仿真，可以得到滤波器的频率特性和时域响应等指标，并进一步调整滤波电路的参数以达到所需的滤波效果。
五、实验验证与结论通过搭建实验系统，对设计的有源滤波器进行实验验证，通过对比实验结果与设计要求的一致性，验证了设计的可行性和有效性。
通过实验结果的分析，得出了有源滤波器的性能优化措施和改进方向。
六、结论与展望通过本论文的研究，我们深入了解了有源滤波器的基本原理和设计方法，并通过实例分析和实验验证，得出了滤波器设计中需要考虑的各种因素，为今后有源滤波器的设计提供了有力的指导和借鉴。
在未来的研究中，可以进一步优化有源滤波器的电路结构和参数选取，提高滤波器的性能和稳定性。
本科毕业设计说明书（题目：并联型有源电力滤波器的设计学生姓名：xx学院：信息工程学院系别：自动化系专业：自动化班级：自动化03-3指导教师：xx摘要随着电力电子装置的广泛应用，电力系统的无功及谐波问题日趋严重。
传统的无功补偿及谐波抑制方法已难以满足现代电力系统的需要。
作为一种新型的补偿装置，有源电力滤波器以其对电网负载、系统参数变化的自适应能力和较高的反应速度被认为是目前最具发展潜力的无功和谐波补偿方法。
本文以并联电压型有源电力滤波器为研究对象，系统地分析了并联电压型有源电力滤波器的工作原理、补偿特性、谐波电流检测方法、补偿电流控制策略等问题，并对并联型有源电力滤波器进行了设计。
最后，利用MATLAB提供的电力系统仿真工具箱对并联型有源电力滤波器整个系统进行了建模和仿真分析。
仿真结果表明，并联型有源电力滤波器对带有阻感的三相二极管桥式整流负载产生的谐波具有较好的补偿效果。
关键词：谐波抑制；并联型有源电力滤波器；瞬时无功功率；仿真AbstractThe substantial increase in the use of power electronic equipment results in harmonic pollution and reactive burden above the tolerable limits. Many conventional solutions to the power quality issues can’t meet the conditions of modern power system. Active power filters are known as a dynamic,adjustable and potential solution to the power quality problems.The shunt voltage-type APF has been analyzed in this paper, in terms of the working principle, the compensation characteristics, the harmonic current detection approaches and the current compensation strategies，the shunt active power filter are designed.At last,the simulation models are built up by the Simpowersystems toolbox of Matlab.The results show that the designed shunt APF can well suppress the harmonic distortion generated by a three-phase diode rectifier.Key Words：Harmonic elimination; Shunt active power filter; Instantaneous reactive power; Simulation目录引言 (1)第一章绪论 (2)1.1谐波问题及研究现状 (2)1.1.1谐波的基本概念 (3)1.1.2 谐波分析 (3)1.1.3 谐波的产生和危害 (6)1.2谐波的抑制 (7)1.2.1 谐波抑制技术 (7)1.2.2 有源电力滤波器技术的发展 (7)1.3研究并联型有源电力滤波器的现实意义 (7)第二章有源电力滤波器的基本原理和结构 (9)2.1三相电路瞬时无功功率理论 (9)2.2有源电力滤波器的工作原理 (14)2.3有源电力滤波器的系统构成 (15)2.3.1 有源电力滤波器的分类 (15)2.3.2 有源电力滤波器主电路的结构 (16)2.3.3 单独使用的并联型有源电力滤波器 (17)2.4有源电力滤波器的特性 (18)2.4.1 双向补偿特性 (18)2.4.2 其他特性 (19)2.5有源电力滤波器的控制方法 (19)2.5.1 滞环比较方式 (19)2.5.2 三角波比较方式 (20)2.5.3 空间矢量控制 (21)2.5.4 本文采用的控制方法 (21)第三章并联型有源电力滤波器的设计 (22)3.1 概述 (22)3.2 系统电路的设计 (22)3.2.1主电路(变流器)设计 (22)3.2.2 主电路交流侧电感的计算 (25)3.2.3直流侧电压计算和电容选取 (26)3.3电流电压检测设计 (28)3.3.1 电流检测电路的设计 (28)3.3.2 电压检测电路的设计 (28)第四章并联型有源电力滤波器的仿真 (29)4.1仿真环境 (29)4.2仿真模型的建立 (29)4.2.1 并联型有源电力滤波器系统仿真模型 (29)4.2.2 主电路的仿真 (30)4.2.3 谐波电流检测电路的仿真 (31)4.3仿真结果 (32)4.3.1 补偿前电网电流仿真波形与分析 (32)4.3.2 补偿后电网电流仿真波形与分析 (33)4.3.3 数字低通滤波器截止频率对指令电流精度的影响 (35)4.3.4 仿真结果 (38)结论及展望 (39)参考文献 (41)致谢 (43)引言随着电力电子技术应用的日益广泛，电力电子产品广泛地应用于工业控制领域，用户对电能质量的要求也越来越高[1]，而电力电子装置已经成为主要的谐波干扰源，它们造成的危害已经引起人们越来越多的关注。
学号：________-毕业设计说明书电网谐波分析与抑制电路设计Power Grid Harmonic Analysisand Suppression Circuit Design学院计算机与电子信息学院专业电气工程及其自动化班级电学生指导教师（职称）完成时间XXX学院本科毕业设计诚信承诺保证书本人郑重承诺：《电网谐波分析与抑制电路设计》毕业设计的内容真实、可靠，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究所完成。
毕业设计（论文）中引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处，如果存在弄虚作假、抄袭、剽窃的情况，本人愿承担全部责任。
学生签名：年月日专业负责人批准日期毕业设计任务书院（系）：指导教师接受论文任务开始执行日期2014 年 3 月24 日学生签名摘要摘要在过去，电网中的非线性元件所占的比例不大，而且使用计算机控制的设备和电子装置数量也相对较少。
然而，随着电力系统的飞速发展，各种非线性元件在电力系统中的运用越来越多。
例如，变压器，感应电动机，电焊机等，这些设备运行的时候都会产生谐波，特别是一些大型的电弧炉或者整流设备，这些都是电力系统谐波干扰的主要谐波源。
如今，谐波的干扰已经变为电力系统中影响电能质量的一大“公害”。
文章通过对电网谐波分析，研究谐波产生的机理，并且设计出相应的抑制电路，用无功补偿方式投入补偿回路抑制谐波，通过软件仿真来就检测所设计的补偿电路是否能够正常工作。
关键词：电网谐波无功补偿检测抑制电路AbstractAbstractIn the past,Grid small proportion of non-linear elements，And the number of devices and computer controlled electronic devices is relatively small.However, with the rapid development of the power system,Various nonlinear components used in the power system more.For example,transformer,induction motor,welder and so on,at work,these devices will generate harmonic currents and voltages,Especially the operation of large thyristor rectifier equipment and large-scale electric arc furnace,becoming the main harmonic source of the power system harmonic interference.Today,harmonic disturbances affecting the power system has become a major"public nuisance."of power quality .Based on the mechanism of harmonic analysis, research harmonic generation,and design the corresponding suppression circuit,with the reactive power compensation to suppress harmonic compensation loop,Simulations on detection circuit is designed to work properly compensated by software.Keywords: Harmonic reactive compensation Detect Suppression circuit目录目录摘要 (I)Abstract (II)第一章谐波问题及谐波基本概念 (1)1.1电网谐波问题和研究现状 (1)1.2谐波产生的机理 (2)1.2.1电网谐波的成因 (2)1.2.2谐波的来源 (2)1.3谐波的基本概念 (3)1.4谐波的基本特性 (5)1.4.1对称性 (5)1.4.2相序性 (5)1.4.3独立性 (6)1.5无功补偿 (6)1.5.1谐波和无功补偿 (6)1.5.2无功补偿基本概念 (6)1.5.3传统无功补偿 (7)1.5..4静止无功补偿装置 (8)1.6本章小结 (9)第二章电网谐波分析 (11)2.1特殊波形谐波分析 (11)2.2对称三相电路谐波分析 (11)2.3不对称三相电路谐波分析 (12)2.4本章小结 (13)第三章谐波检测 (15)3.1谐波检测的发展过程 (15)3.2谐波测量专用仪器 (15)3.4本章小结 (17)第四章电网谐波的危害和影响 (19)4.1电网谐波的危害 (19)4.2谐波对公用电网和其他系统的危害 (19)4.3谐波引起的谐波电流放大和谐振 (20)4.4谐波对电网的影响 (20)4.5谐波对旋转电机和变压器的危害 (20)4.6谐波对继电保护和电力测量的影响 (21)4.7谐波对通讯系统的干扰 (21)4.8本章小结 (21)第五章电网谐波的抑制方法 (23)5.1谐波滤波器 (23)5.2无源滤波器 (23)5.2.1无源并联滤波器 (23)目录5.2.2 无源串联滤波器 (24)5.3有源电力滤波器 (25)5.3.1有源电力滤波器 (25)5.3.2串联型有源电力滤波器 (25)5.3.3并联型有源电力滤波器 (26)5.4有源电力滤波器与无源电力滤波器的区别 (27)5.5本章小结 (29)第六章电网谐波抑制与仿真 (31)6.1 PSIM仿真软件介绍 (31)6.2并联型有源电力滤波器的PSIM仿真 (31)6.2.1有源电力滤波器仿真模型的建立 (31)6.2.2有源电力滤波器功能仿真 (31)6.3本章小结 (35)毕业设计心得 (36)致谢 (37)参考文献 (38)第一章谐波问题及谐波基本概念第一章谐波问题及谐波基本概念随着社会的进步，科技的发展，电力电子和非线性负荷在生活中的大量应用，电力系统的无功负荷和谐波污染程度越来越严重，针对这个情况，人们对电能质量提出了更高要求，不断去创新寻求新的更有效的治理谐波问题的方法。
电力有源滤波器谐波提取技术的设计与应用电力有源滤波器是现代电力电子技术中常用的一种电路。
在电力系统中，谐波是不可避免的，但它们会影响电力系统的稳定性和运行效率。
因此，采用电力有源滤波器去除谐波已成为电力系统中重要的技术手段之一。
电力有源滤波器能够通过控制逆变器的输出电压和电流相位，实现对电网电流中的谐波进行抑制。
这种电路通过制定合适的控制策略，能够在一定程度上去除谐波，达到滤波效果，同时只消耗被补偿谐波的电流，不影响基波电流的传输。
相比于传统的无源滤波技术，电力有源滤波器的滤波效果更好，运行更稳定。
电力有源滤波器谐波提取技术的设计与应用主要包括以下步骤：第一步，确定滤波器的调制框架和控制策略。
有源滤波器的控制策略有许多种，一般有单独控制、同步控制和分布式控制等方法。
在选择控制策略时，需要考虑电力系统的实际情况，比如电网的电压、负载电流等因素。
第二步，选取合适的滤波器拓扑结构。
电力有源滤波器有多种拓扑结构可供选择，如LC 滤波器、LCL 滤波器、双穿越桥等。
不同的拓扑结构在滤波效果、控制复杂度和成本等方面存在差异，要根据实际情况进行选择。
第三步，设计电路参数和控制算法。
这一步需要根据滤波器的拓扑结构和控制策略，综合考虑电路参数的选择和控制算法的设计。
电路参数包括电容器的容值、电感的感值等，而控制算法则包括相位锁定环路、电流控制环路等等。
第四步，进行算法仿真和实验验证。
在设计完成后，需要进行电路仿真和实验验证，以验证设计效果的正确性和可行性。
对于仿真，可以利用专业软件进行模拟计算，而在实验验证时，需要搭建相应的实验平台，进行控制算法的实现和滤波效果的测试。
在电力系统中，通过采用电力有源滤波器这种滤波技术，能够有效降低谐波对电网和电气设备的危害，提高电力系统的能源利用效率和稳定性。
随着电力电子技术的不断发展和完善，电力有源滤波器在电力系统中的应用前景也将越来越广阔。
《抑制背景谐波放大的阻性有源滤波器实现研究》篇一一、引言随着现代电力电子技术的发展，电力系统中出现的谐波问题越来越严重。
背景谐波放大会导致电力系统运行效率下降，对电气设备产生危害，严重时还会对供电系统的安全稳定性构成威胁。
为了有效解决这一问题，本文针对阻性有源滤波器在抑制背景谐波放大方面的实现进行了深入研究。
二、背景谐波及其影响背景谐波主要由非线性负载设备产生，如整流器、变频器等。
这些设备在工作过程中会产生高次谐波，导致电网电压和电流波形发生畸变。
这些畸变的波形会引发一系列问题，如设备发热、寿命缩短、功率因数下降等，严重时还会导致系统崩溃。
三、阻性有源滤波器原理阻性有源滤波器是一种通过引入正比于谐波的补偿电流来抵消电网中的谐波，从而达到抑制谐波放大的目的的装置。
其工作原理主要包括检测、计算和补偿三个部分。
首先，通过检测电网中的电压和电流信号，提取出谐波成分；然后，根据谐波成分计算出需要补偿的电流大小和相位；最后，通过功率放大器产生补偿电流，与电网中的谐波电流相互作用，从而达到抑制谐波放大的目的。
四、阻性有源滤波器的实现阻性有源滤波器的实现主要包括硬件电路设计和软件算法设计两部分。
硬件电路设计包括信号检测电路、计算电路和功率放大电路等。
软件算法设计则主要涉及谐波检测算法、补偿电流计算方法和控制策略等。
在硬件电路设计方面，为了确保滤波器的准确性和可靠性，需要选择合适的传感器和滤波器元件。
同时，功率放大电路的设计也是关键，需要考虑到其带宽、增益和稳定性等因素。
此外，为了实现对不同频率的谐波进行有效抑制，还需要设计多级滤波器。
在软件算法设计方面，首先需要采用合适的谐波检测算法来提取电网中的谐波成分。
目前常用的谐波检测算法包括基于瞬时无功功率理论的检测方法和基于神经网络的检测方法等。
接下来，根据检测到的谐波成分，计算出需要补偿的电流大小和相位。
最后，通过控制策略实现对功率放大器的控制，从而产生补偿电流。
五、实验结果与分析为了验证阻性有源滤波器在抑制背景谐波放大方面的效果，我们进行了大量的实验。
摘要 (II)Abstract (III)第一章绪论 (1)1.1谐波问题的背景及研究现状 (1)1.1.1谐波问题的提出 (1)1.1.2谐波研究的现状 (1)1.2谐波治理的意义 (3)1.2.1谐波的概念及来源 (3)1.2.2谐波的危害 (3)1.2.3谐波治理的意义 (4)1.3谐波治理的措施 (5)1.3.1无源电力滤波器 (5)1.3.2有源电力滤波器 (6)1.4有源电力滤波器的谐波电压检测技术及其发展 (6)1.41模拟带通滤波器谐波电电压检测方法 (6)1.42检测意义 (7)1.5论文的主要工作 (7)第二章有源电力滤波器的工作原理与结构 (8)2.1有源电力滤波器的基本原理 (8)2.2有源电力滤波器的拓扑结构 (9)2.2.1串联型有源电力滤波器 (9)2.2.2并联型有源电力滤波器 (10)2.2.3混合型有源电力滤波器 (11)2.3有源电力滤波器的主电路 (11)2.3.1主电路形式 (11)2.3.2主电路的工作原理 (12)2.4有源电力滤波器的驱动电路 (12)第三章max261介绍 (14)3.1引言 (14)3.2内部滤波器单元结构 (14)3.21MAX261可编程滤波器主要特点 (15)3.22max261引脚介绍 (16)3.3滤波器工作模式选择 (16)3.4本章小结 (17)第四章电压谐波检测器的原理结构 (18)4.1电压谐波检测器的结构 (18)4.2AD204介绍 (18)4.21AD204应用 (19)第五章研究与仿真 (21)5.1研究 (21)5.2实验 (22)5.3本章小结 (23)参考文献 (25)致谢 (26)摘要近年来，变频器、开关电源、UPS、整流器等装置的日益普及，提高了电网运行的经济效益，但同时也造成了严重的谐波污染。
治理谐波污染、抑制谐波源谐波注入电网，维护电网绿色环境是当前研究重点之。
有源电力滤波器是一种新型的电力电子装置，可以对电力系统中的谐波进行补偿。
《抑制背景谐波放大的阻性有源滤波器实现研究》篇一一、引言随着电力电子技术的快速发展，电力系统中的谐波问题日益突出。
谐波的存在不仅会降低电力设备的运行效率，还会对电网的稳定性造成威胁。
阻性有源滤波器作为一种有效的谐波抑制手段，其实现方式和性能优化成为了研究的热点。
本文将重点研究抑制背景谐波放大的阻性有源滤波器的实现方法及其实验结果。
二、背景与相关技术阻性有源滤波器是一种通过引入外部能量对谐波进行实时检测、补偿和抑制的装置。
它利用电力电子技术，将检测到的谐波进行实时处理，并通过逆变器产生与谐波相位相反、大小相等的补偿电流，从而达到抑制谐波的目的。
三、阻性有源滤波器的实现原理阻性有源滤波器的实现主要涉及到以下几个步骤：1. 谐波检测：通过传感器和信号处理电路，实时检测电力系统中的谐波成分。
2. 补偿策略制定：根据检测到的谐波成分，制定相应的补偿策略，包括补偿电流的大小和相位等。
3. 逆变器控制：根据补偿策略，通过逆变器产生与谐波相位相反、大小相等的补偿电流。
4. 滤波与输出：将产生的补偿电流与原电流进行叠加，形成滤波后的电流输出。
四、抑制背景谐波放大的实现方法为了更好地抑制背景谐波放大，阻性有源滤波器的实现需要采取以下措施：1. 优化谐波检测算法：采用先进的信号处理技术，提高谐波检测的准确性和实时性。
2. 动态调整补偿策略：根据电力系统的实时运行状态，动态调整补偿策略，以适应不同的谐波抑制需求。
3. 增强逆变器性能：通过优化逆变器的控制算法和硬件设计，提高其响应速度和补偿精度。
4. 引入智能控制技术：利用人工智能、模糊控制等智能控制技术，实现阻性有源滤波器的自动调节和优化。
五、实验结果与分析为了验证所提出的阻性有源滤波器实现方法的有效性，我们进行了以下实验：1. 在不同负载条件下，对阻性有源滤波器的谐波抑制效果进行测试。
实验结果表明，该滤波器在不同负载条件下均能有效地抑制谐波放大。
2. 对比传统滤波器和阻性有源滤波器的性能。
0 前言 近些年来，随着煤矿企业电气自动化水平的不断提高，大量的非线性用电设备在生产中得到了广泛应用，但是非线性用电设备直接带来了谐波污染。
通过对内蒙古和河北一些煤矿进行调研和了解发现，很多煤矿采用直流电动机带动绞车的运行，需要通过三相整流柜将交流电转换成直流电供给电动机，供电装置在矿井绞车加速时产生的五次、七次、十一次、十三次谐波电流污染了附近的供电网。
谐波电流不仅影响了生产设备的正常运行，比如电动机绕组烧毁，也对矿区电网的安全运行造成重大威胁。
不仅如此，谐波电流使电网电流和电压畸变率超过有关规定时电业局要罚款。
不论从生产实际出发，提高设备工作的可靠性，或者从经济角度出发，少罚款不罚款甚至得到奖励，研究设计煤矿供电网用谐波抑制有源滤波器都势在必行。
目前煤矿变电所主要是采用LC 串联谐振型无源滤波器（Passive Power Filter ，PF ）进行谐波抑制，但其滤波效果受到电力系统阻抗的影响较大，且只能消除特定次数的谐波，对于次数经常变化的负载滤波效果不好[1]。
有源电力滤波器（Active Power Filter ，APF ）是目前抑制谐波和进行无功补偿的先进方法，是用户电力技术中的一个研究热点[2]。
与无源滤波器相比，APF 具有高度可控制和快速响应特性，并且能跟踪补偿各次谐波，其特性不受系统影响，无谐波放大威胁，相对体积、重量较小。
但是在较高电压等级的电网上单独使用有源滤波器因成本太高和开关耐压等因素的诸多限制，一直没有得到推广[3]。
混合型有源滤波器将有源滤波器和无源滤波器相结合，取两者之长，补两者之短，使有源滤波器可以在较小的容量下应用到大功率场合，从而有效降低有源滤波器的成本，使其在工程中实践成为可能。
随着国家对电网谐波污染治理的日益重视，“绿色电力电子”的呼声愈来愈高，有源滤波器必然会得到广泛的推广和应用。
因此，研究设计谐波抑制有源滤波器对实际生产生活有着十分主要的意义。
1 绪论1.1 煤矿供电网谐波产生的原因和危害国际电工（IEC ，International Electrontechnical Commission ）标准（IEC555-2，1982）定义谐波为：谐波分量周期为周期量在傅里叶技术中大于一的n 次分量。
把谐波次数n 定义为：以谐波频率和基波频率之比表示的整数。
电气和电子工程师协会标准（IEEE 标准519-1981）定义谐波为：谐波为一个周期波或量的正弦波分量，其频率为基波频率的整数倍。
总结二者，目前国际普遍定义谐波为：谐波是一个周期电气量的正弦波分量，其频率为基波频率的整数倍。
定义n 次谐波电压含有率以HRUn （Harmonic Ratio ）表示为：1100%nn U HRU U =⨯ (1-1)式（1-1）中，n U 为第n 次谐波电压有效值（方均根值）；1U 为基波电压有效值。
谐波电压含量H U 定义为：H U =(1-2)定义电压谐波总畸变率THDU （Total Harmonic Distortion ）为：1100%HU U THD U =⨯ (1-3)同理可以推广到电流谐波分量的定义。
1.1.1 产生原因煤矿供电网谐波的产生主要是来自下列具有非线性特性的电气设备：(1)具有铁磁饱和特性的铁芯没备，如：变压器、电抗器等；(2)以具有强烈非线性特性的电弧为工作介质的设备，如：气体放电灯、交流弧焊机、炼钢电弧炉等；(3)以电力电子元件为基础的开关电源设备，如：各种电力变流设备(整流器、逆变器、变频器)、相控调速和调压装置，大容量的电力晶闸管可控开关设备等。
以上这些非线性电气设备的显著的特点是它们从电网取用非正弦电流，即使电源给这些负荷供给的是正弦波形的电压，但由于它们具有电流不随着电压同步变化的非线性的电压、电流特性，使得流过电网的电流是非正弦波形的。
1.1.2 对煤矿供电网的危害煤矿供电网中谐波含量高，引起的各种故障和事故不断发生，对国民经济和生产、生活造成了不必要的损失。
归纳起来，谐波对公用电网和其他系统的危害大致有一下几个方面：产生附加损耗，增加设备的温升,降低设备的效率和利用率；引起电动机的机械振动；无功补偿电容器组引起谐波电流的放大，甚至造成谐振；对继电保护、自动控制装置产生干扰和造成误动作；使测量和计量仪器的指示和计量不准确；干扰通信系统的工作。
谐波对煤矿供电网的的危害除造成线路损耗外，更重要的是使电网波形受到污染，供电质量下降，危及各种用电设备的正常运行。
当电网电压和电流的畸变率超过相关规定时，电业局要经济处罚，因此应该予以足够的重视和有效的管理，将危害限制在尽可能小的范围内。
1.2 煤矿供电网谐波的抑制措施煤矿供电网谐波含量高，对电气设备的正常工作造成了很大的影响，同时还要面临电业局的罚款，因此不管从安全高效生产出发，还是从经济利益出发，都必须采取合适的谐波抑制手段。
1.2.1 传统的抑制方法煤矿供电网采用的传统谐波抑制手段是在科学技术水平不高，技术手段缺乏的条件下采用的。
由于受到技术限制，谐波抑制的效果并不理想。
传统的谐波抑制方法主要有以下几个：1）增加换流装置的相数2）增装动态无功补偿装置，提高供电系统承受谐波的能力3）加装交流滤波装置4）防止并联电容器组对谐波的放大1.2.2 新型的谐波抑制措施随着科学技术的不断进步，谐波电流的检测方法不断改进，新型的电力电子器件不断出现，由此催生了一些新的谐波抑制措施。
有源电力滤波器（APF），是一种新型谐波抑制和无功补偿装置，它不同于传统的LC无源滤波器（只吸收固定频率的谐波），它能对电流和频率都在变化的无功进行补偿，可以实现动态补偿。
图1-1为基本的有源电力滤波器，图中负载为谐波源，它产生谐波并消耗无功。
有源电力滤波器系统由两大部分构成，分别是谐波和无功电流检测电路以及补偿电流发生电路。
其基本工作原理是，检测补偿对象的电流和电压，经谐波和无功电流检测电路计算得出补偿电流的指令信号，该信号经补偿电流发生电路放大，得出补偿电流，补偿电流与负载电流中要补偿的谐波及无功等电流抵消，最总得到期望的电源电流，达到了抑制谐波的目的。
图1-1 基本有源电力滤波器结构图Fig1-1 Structure diagram of basic APF1.3 限制电网谐波的国家标准为了保证电力系统的安全经济运行，世界上很多国家都发布了限制电网谐波的国家标准，或由权威机构制定的限制谐波的规定。
制定这些标准和规定的基本原则是限制谐波源注入电网的谐波电流，把谐波电压控制在允许范围内，使在电网中的电气设备免受谐波的干扰而能正常工作。
各国制定的谐波限制标准是比较接近的。
我国原水利部于1984年根据原国家经济委员会批准的《全国供用电规则》的规定，制定并发布了SD126-84《电力系统谐波管理暂行规定》。
国家技术监督局于1993年又发布了中华人民共和国国家标准GB/T14549-1993《电能质量公用电网谐波》，该标准从1994年3月1日起开始实施。
随后相继颁布的电能质量国家标准还有《电能质量三相电压允许不平衡度》（GB/T15543-1995）、《电能质量电力系统允许偏差》（GB/T15945-1995）、《电能质量电压波动和闪变》（GB/T12326-2000）和《电能质量暂时过电压和瞬时过电压》（GB/T18481-2001）等。
这些标准的出台，一方面表明我国在电能质量要求上更加严格、更加规范化，另一方面在谐波治理的效果上有了行业标准。
表1-1 公用电网谐波电压（相电压）限值Fig1-1 Harmonic voltage(phase voltage) limit value of public utility grid电网标称电压/kV 电压总谐波畸变率/％各次谐波电压含有率/%奇次偶次0.38 5.0 4.0 2.064.0 3.2 1.610353.0 2.4 1.266110 2.0 1.6 0.8 表1-2 注入公共连接点的谐波电流允许值Fig1-2 Hamonic current limit value of injecting into point of common coupling标准电压/kV 基准短路容量(MV A )谐波次数及谐波电流允许值/A2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 150.38 10 78 62 39 62 26 44 19 21 16 28 13 24 11 126 100 43 34 21 34 14 24 11 11 8.5 16 7.1 13 6.1 6.810 100 26 20 13 20 8.5 15 6.4 6.8 5.1 9.3 4.3 7.9 3.7 4.135 250 15 12 7.7 12 5.1 8.8 3.8 4.1 3.1 5.6 2.6 4.7 2.2 2.566 500 16 13 8.1 13 5.4 9.3 4.1 4.3 3.3 5.9 2.7 5.0 2.3 2.6110 750 12 9.6 6.0 9.6 4.0 6.8 3.0 3.0 2.4 4.3 2.0 3.7 1.7 1.91.4 国内外研究现状早在70年代初，日本学着就提出了有源滤波器的概念。
1976年，美国西屋电气公司的L.Gyugi提出了用大功率晶闸管组成PWM逆变器构成“有源电力滤波器（APF）”来消除电网谐波。
其基本原理和电路拓扑结构已经确定，但由于受到当时功率半导体器件水平和控制策略的限制，有源滤波器的研制一直处于试验阶段。
直到进入八十年代后，随着新型电力半导体器件的不断发展、脉宽调制技术的不断进步以及基于瞬时无功功率理论的谐波电流检测方法的提出，为有源滤波器的实用化提高了必要的条件，使之在工业上得到了广泛的应用。
1982年，世界上第一台APF在日本研制成功投入使用以来，经过二十多年的研究和探索，APF技术得到了长足的发展，越来越多的APF投入运行，不论从功能实现还是运行容量上都有明显改善。
世界上有源电力滤波器的主要生产厂家有日本三菱电机公司、美国西屋电气公司、德国西门子公司等。
在我国，有源滤波器的研究起步较晚，研究始于八十年代末期，兴于九十年代中期，1989年才见到这方面研究的文章，基本上仍处于实验研究阶段。
从九十年代中期起，我国对APF的研究全面展开，包括谐波检测、拓扑研究、系统建模、控制方法等。
我国实际应用并经过鉴定的是北京电力科学研究院和冶金科学院共同制成的，用于380V三相系统的50KV A有源滤波器。
从2003年起，我国的APF市场逐渐热了起来，出现了一些系列化的产品。
国内许多大专院校，如西安交通大学、华北电力大学、哈尔滨工业大学、中南大学、湖南大学等对APF进行了广泛的研究目前有源滤波器研究工作的关键所在是进一步提高有源滤波器在生产实践中的实际应用水平，促进科研成果向工业化成型产品的快速转化[4]。
