三相有源电力滤波器simulink仿真

Simulink 是MTALAB 最重要的组件之一，它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。

在实际设计之前利用Simulink 进行仿真不仅可以降低设计成本，还能及时发现设计中存在的问题，加以改正。

本文给出了基于Simulink 的SVPWM控制策略仿真的全过程和结果。

1SVPWM 的原理介绍SVPWM ，即空间电压矢量控制法，它的主要思想［1］是以三相对称正弦波电压供电时三相对称电动机定子理想磁链圆为参考标准，以三相逆变器不同开关模式作适当的切换，从而形成PWM 波，以所形成的实际磁链矢量来追踪其准确磁链圆。

传统的SPWM 方法从电源的角度出发，以生成一个可调频调压的正弦波电源，而空间电压矢量控制法将逆变系统和异步电机看作一个整体来考虑，模型比较简单，也便于微处理器的实时控制。

相比于传统的SPWM 法，SVPWM 有如下特点［2］：1）在每个小区间虽有多次开关切换，但每次开关切换只涉及一个器件，所以开关损耗小。

2）利用电压空间矢量直接生成三相PWM 波，计算简单。

3）逆变器输出线电压基波最大值为直流侧电压，比一般的SPWM 逆变器输出电压高15％SVPWM 控制的实现［3］通常有以下几步：（1）坐标的变换三相逆变系统有三组桥臂，设a 、b 、c 分别表示三组桥臂的开关状态，上桥臂导通下桥臂关断时其值为1，反之则为0。

那么可以得到三相逆变器输出的相电压和线电压之间的关系如下：V a V b V c 22222222＝V dc 2－1－1－12－1－1－1222a b 22c（1）其中，V dc 为逆变桥直流电压，令U＝[a，b ，c]表示一个矢量，当a 、b 、c 分别取1或者0的时候，该矢量就有8中工作状态，分别为[0，0，0]，[0，0，1]，[0，1，0]，[0，1，1]，[1，0，0]，[1，0，1]，[1，1，0]，[1，1，1]，如果我们用U 0和U 7表示零矢量，就可以得到6个扇区，三相控制可以用一个角速度为W＝2πF 的空间矢量电压U 表示，当U 遍历圆轨迹时，形成三相瞬时输出电压，理论证明，当U 落入某一扇区后，用该扇区两边界矢量和零矢量去合成U 可以得到最佳合成效果。

安徽工业大学毕业设计(论文)任务书课题名称三相并联有源滤波器的仿真研究学院电气信息学院专业班级电气工程及其自动化091姓名邓伟学号099064111毕业设计(论文)的主要内容及要求：1.了解电能质量的基本概念，掌握并联型有源电力滤波器基本概念及其基本工作原理。

2.理解并联型有源电力滤波器控制方法的原理，理解瞬时无功功率理论，掌握以此为基础的谐波电流检测方法。

3.熟练应用MATLAB软件，利用其中的Simulink工具箱建立起仿真模型，对并联型有源电力滤波器进行仿真研究。

4.完成5000汉字以上的英文资料的翻译。

5.熟练应用计算机，包括上网查找中、英文参考资料以及计算机编程、仿真等。

6.在理论分析的基础上，建立起仿真模型、进行仿真实验，得出仿真结果（图形或数据），来验证理论分析的正确性。

2013R年 3 月 1 日至2013 年 6 月12 日共15 周指导教师签字系主任签字院长签字摘要随着电力电子技术的发展及电力电子装置的普遍应用，在电力系统中产生了大量的电力谐波，已引起世界各国的广泛关注。

有源电力滤波器（APF）作为一种治理电网谐波行之有效的方法，能对频率和幅值都变化的谐波进行跟踪补偿，且补偿效果不受电网阻抗的影响，因而成为谐波抑制的重要趋势。

论文首先介绍了并联型有源电力滤波器的基本结构和原理，进而研究了基于瞬时无功功率理论的三相电路谐波电压检测方法。

接着讨论了PWM变流器的控制方法以及直流侧电容电压的控制策略。

其次，本文对并联型有源电力滤波器一些参数的进行选择。

这些参数的选择很大程度上决定了APF的补偿性能。

在前几章的基础上，最后利用了Matlab/simulink对三相并联型有源电力滤波器进行了系统的建模与仿真。

关键词：并联型有源电力滤波器；谐波检测；三角波控制；直流侧电压控制；ABSTRACTAs the rapid development of power electronics and the common use of the power electronic devices, there are more and more harmonic emerges in power system. All over the world, people become concerning about the power quality issue. Active Power Filter (APF) , as one effective method to correct the power harmonic, can dynamically trace and compensate any harmonic which is varying in frequency and amplitude, while network impedence has no effect on the compensation performance. Therefore, APF becomes an important trend to restrain power harmonic.Firstly, this article introduces the basic principle and structure of shunt APF, then studies a real time detecting method of harmonic voltage for three-phase circuit based on the instantaneous reactive power theory. Then discuss the control scheme of the PWM converter and the DC side voltage is discussed.Secondly,through the researches which have been carried out for shunt active power filter, the selection of the main circuit switching components are discussed detailedly. These parameters have great influences on the steady and dynamic compensation characteristics of shunt APF.Based on the former chapters, chapter 4 completes the modeling and simulation of the three-phase shunt APF using Matlab/Simulink.Key words: shunt APF; harmonic detect method; triangular wave control; DC side voltage control;目录摘要................................................................... ABSTRACT (II)目录 (III)第一章绪论 01.1选题目的及意义 01.1.1电力系统谐波 01.1.2谐波的治理策略 (1)1.2 有源电力滤波器研究现状及发展趋势 (2)1.2.1有源电力滤波器的国内外研究现状 (2)1.2.2有源电力滤波器的发展趋势 (3)1.3本文所做的工作 (4)第二章并联型有源电力滤波器 (5)2.1 有源电力滤波器 (5)2.2有源滤波器的工作原理 (8)2.3主电路结构及其相关参数设计 (9)2.3.1主电路工作原理 (9)2.3.2开关器件的选择 (11)2.3.3主电路容量 (11)2.3.4开关频率与死区时间 (11)2.3.5直流侧储能电容稳定电压 (12)2.3.6储能电容C (12)2.3.7交流侧电感L (12)2.4 本章小结 (13)第三章有源滤波器的谐波电流检测技术 (14)3.1常用的谐波电流检测技术 (14)3.2基于瞬时无功功率理论的ip -iq谐波电流检测法 (15)3.3 PWM控制方式的研究 (18)3.3.1 定时瞬时值比较PWM控制方式 (18)3.3.2 三角波比较PWM控制方式 (19)3.3.3 滞环瞬时值比较方式 (19)3.4本章小结 (20)第四章三相串联型有源电力滤波器的建模与仿真 (21)4.1 Matlab/Simulink仿真软件及其工具箱简介 (21)4.2系统仿真模型的构建 (22)4.3 有源电力滤波器仿真模型设计 (23)4.3.1 谐波源建模 (23)4.3.2 并联型有源电力滤波器建模 (23)4.4 仿真实验及结果分析 (27)4.5 本章小结 (32)第五章总结与展望 (33)5.1论文总结 (33)5.2下一步工作展望 (33)致谢 (34)参考文献 (35)第一章绪论1.1选题目的及意义随着科学技术与现代化建设的发展,电能在现代社会工业生产和日常生活中成为了不可缺少的重要能源之一。

2013届本科毕业设计三相桥式整流电路及其滤波器的设计院（系）名称物理与电子信息学院专业名称电气工程及其自动化学生姓名学号指导教师完成时间2013年5月8日三相桥式整流电路及其滤波器的设计物理与电子信息学院电气工程及其自动化专业学号：指导教师：摘要：本文在对三相桥式全控整流电路的理论分析的基础上，采用Matlab的可视化仿真工具Simulink建立了三相桥式全控整流电路的仿真模型，对输出电压、电流、控制角、以及负载特性进行了动态仿真与研究。

仿真结果和理论计算结果一样，从而证明了仿真结果的有效性和精确性，加深了对三相桥式整流电路的认识和理解，同时对系统的的无功和谐波进行了仿真分析；然后根据无功补偿和滤波的需要提出了无源滤波器的参数确定方法；接着设计出了各次无源滤波器，并将其接入系统，通过仿真分析验证其无功补偿和滤波的可行性，达到了对三相交流电整流和对谐波电流滤除的效果。

关键词：整流电路；Simulink；谐波；无源滤波Design of Three-phase Bridge Rectifier Circuit and FilterCollege of Physics and Electronic Information Electrical Engineering and Automation No:Tutor:Abstract: The paper based on the analysis of the three-phase bridge controlled rectifier circuit theory, Using the visualization simulation tool Simulink of Matlab estanlish three-phase bridge control rectifier circuit. The dynamic simulation and analysis of ontput voltage，current, and load characteristic were performed. the same are simulation results and theoretical calculation results, demonstrating the accuracy and effectiveness of the simulation results, at the same time deeping the understanding of the three-phase bridge rectifier circuit, and then simulint and analyze the reactive power and harmonics of system before filtering ; Secondly determine the parameters of passive harmonic filters; Thirdly connect the filters to the system to simulate and analyze the effect of reactive power compensation and harmonic suppression,reached to the effect of the three-phase alternating current rectifier and the harmonic current filter.Key words: Rectifier circuit; Simulink; Harmonic; Passive filter目录摘要 (1)1 引言 (3)2 基于Simulink的三相桥式整流电路建模及仿真分析 (3)2.1 三相桥式整流电路原理 (3)2.2 三相桥式整流电路建模及参数设置 (4)2.2.1 Matlab/Simulink简介 (4)2.2.2 基于Simulink的建模 (5)2.3 三相桥式整流电路的Simulink的仿真分析 (5)2.3.1 在纯电阻负载时不同触发角的仿真分析 (6)2.3.2 在电阻电感负载时不同触发角的仿真分析 (9)3 三相桥式整流电路的谐波电流的分析及滤除 (11)3.1 谐波概念及产生原因和危害 (11)3.2 三相桥式整流电路的谐波电流的仿真分析 (14)3.3 滤除谐波的方法简介与应用 (15)3.3.1 常用无源滤波器的设计 (16)3.3.2单调谐滤波器的原理及特性 (16)3.3.3双调谐滤波器的原理及特性 (17)3.3.4高通滤波器的原理及特性 (17)4 三相桥式整流电路滤波电路的设计仿真 (18)4.1 三相桥式整流电流在电阻负载及特定触发角下装置的谐波和功率分析 (19)4.2 确定补偿容量及各个滤波器的按比例分配的补偿的无功功率 (19)4.3 单调谐滤波器及高通滤波器的相关计算 (20)5 结束语 (21)参考文献 (22)致谢 (23)1 引言整流电路[1]是电力电子电路中出现最早的一种，它将交流电变为直流电，应用十分广泛，电路形式多种多样，各具特色。

三相三线制并联型有源电力滤波器的仿真摘要随着分布式发电接入电网，并网逆变器等电力电子设备得到大量使用，谐波的危害日益严重，使电网的供电质量受到影响。

相比于无源滤波方式，有源滤波是一种新型的谐波抑制方法。

有源电力滤波器是一种用于动态抑制谐波的新型电力电子装置，本文以三相电路瞬时无功功率理论为基础检测谐波电流，对三相三线制并联型有源电力滤波器做出了仿真分析，仿真结果表明参数设计合理，可以有效抑制电源电流中的谐波。

关键词谐波；瞬时无功功率；三相三线制；有源电力滤波器；仿真近年来，随着分布式发电接入电网，并网逆变器等电力电子设备得到大量使用，带来的谐波问题日益严重。

有源电力滤波器是一种新型的电力电子装置，它不仅能补偿各次谐波，还可补偿无功，有一机多能的特点，在性价比上较为合理；滤波特性不受系统阻抗的影响，可消除与系统阻抗发生谐振的危险；具有自适应功能，可自动补偿变化着的谐波。

本文基于三相电路瞬时无功功率理论，对三相三线制并联型有源电力滤波器进行了设计与仿真，仿真结果表明参数设计合理，可以有效抑制电源电流中的谐波。

1 基于瞬时无功理论的谐波检测[1]三相电路瞬时无功功率理论突破了传统的以平均值为基础的功率定义，系统地定义了瞬时无功功率、瞬时有功功率等瞬时功率量。

以该理论为基础，可以得出用于有源电力滤波器的谐波电流实时检测方法。

以瞬时无功功率理论为基础的三相电路谐波电流的检测方法如图1所示。

图1 基于瞬时无功理论的三相谐波检测算法图中，、、和、、分别为各相电压和电流的瞬时值，、两相瞬时电压、和、两相瞬时电流、，，，LPF为低通滤波器。

2 三相三线制并联型有源电力滤波器[2-3]补偿谐波时，有源电力滤波器首先检测负载电流的谐波分量，将其反极性后作为补偿电流的指令信号，由补偿电流发生电路产生的补偿电流即与负载电流中的谐波分量大小相等、方向相反，因而两者相互抵消，使得电源电流中只含基波，不含谐波。

上述原理可用如下的一组公式描述：（16）（17）（18）（19）式中—负载电流的基波分量。

电力系统仿真课程实验报告基于MATLAB/Simulink的Park变换、三相序分量分析与5次谐波滤波器时域分析仿真实验报告专业:电力系统及其自动化课程名称:电力系统仿真指导教师:易斌学员姓名:豆兴伟学号:11109042012/12/23摘要：以对三相电路的Park变换、三相序分量分析和5次谐波滤波器时域分析的Simulink仿真为例，介绍了在MATLAB/Simulink 仿真环境中建立电力系统仿真模型的基本方法，以及如何利用仿真模型对电路节点进行需要的波形分析和时域分析。

通过对比电路仿真结果和理论计算结果，分析电路各器件工作原理与工作方式，论证了Simulink/SimPowerSystem仿真平台可以很方便地创建和维护一个完整的电力系统模型，对不同电路结构进行精确分析并验证系统性能。

关键词：Park变换；三相序分量；5次谐波；时域分析；Simulink一、实验原理1、Park变换同步电机是电力系统的重要元件，主要由定子和转子两部分组成。

一般情况下，推导同步电机的数学模型时是用abc坐标系统表示的电压和磁链方程。

abc三轴就是定子三相绕组的中心轴线。

定子三相绕组中的电流分别表示如下：利用该坐标系统建立同步电机的电压和磁链方程时非常容易理解，但是所建立的方程为变系数微分方程，求解比较困难。

为克服这一困难，将定子abc三相绕组的磁链和电压方程用一组新的变量替换，即进行一次坐标变换，此处省略推导过程，直接给出最常用的变换是Park变换。

Park变换是将abc坐标系统下的表示成坐标系统下的。

d轴为转子中心线，称作纵轴或直轴；q轴为转子间极轴，称作横轴或交轴，按转子旋转方向，d轴比q轴超前90°；0坐标轴是抽象的。

这样变换后的电流表示方式如下：Abc坐标系统变换为dq0坐标系统的变换公式如下：SimPowerSystem元件库中提供了abc_to_dq0Transformation元件可以直接实现Park变换。

用负载电流减去，
i q I q cos 1 t
得谐波电流
有源电力滤波器simulink仿真
5.利用复功率计算法（p-q法）
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6.
该方法中需用到与 a 相电网电压 ea 同相位 的 正、 余弦信号 sinωt 和 - cosωt ,它们由一个 锁相环(PLL)和一个正、 余弦信号发生电路 得到。根据定义可算出 ip 、 iq ,经L PF 滤波 后可得 ip 、 iq 的直流分量 ip 、 iq (由 iaf 、 ibf 、 icf产生) ,因此由 ip 、 iq 即可算出iaf 、 ibf 、 icf ,进而算出 iah、 ibh、 ich。若要检 测 ih + iq ,则只需断开图 2 中计算 iq 的通道 即可。若只检有测源电i力q滤,波则器s只imul需ink仿对真 iq 反变换即可。
有源电力滤波器simulink仿真
有源滤波装置通过检测补偿对象的电压和 电流，得出与负载电流中的谐波电流大小 相等、方向相反的补偿电流，从而使电网 的电压、电流恢复为正弦波形。
有源电力滤波器simulink仿真
电路压）源型PWM变流器（主电
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有源滤波装置通过检测补偿对象的电压和 电流，得出与负载电流中的谐波电流大小 相等、方向相反的补偿电流，从而使电网 的电压、电流恢复为正弦波形。
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3.电压型补偿电路 电压型有源电力滤波器的基本结构是，其 直流侧有直流电容（直流侧是一个恒定的 电压源），变流器以电压逆变方式工作。 利用交流电抗器两端的电压差产生补偿电 流，并通过控制该电流使之与补偿电流指 令值一致，以实现补偿。
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并联有源电力滤波器的仿真研究摘要：分析了三相并联型有源电力滤波器的系统结构和工作原理,介绍了改进的指令电流计算方法和主电路的控制策略,在传统方法的基础上增加了直流侧电压稳态控制环节，并由此建立了有源电力滤波器的仿真模型,并在MatLAB /Simulink平台上对该模型进行了仿真。

仿真结果表明谐波计算方法正确,主电路控制策略合理,所设计的有源电力滤波器能够有效地抑制谐波电流,显著提高了电能质量。

关键词：有源电力滤波器谐波谐波电流补偿1、引言随着电力电子技术的快速发展【1】,大量的非线性负载应用于工业生产和民用产品中,与传统的电弧炉、变压器和电焊机等设备一起构成电力系统中最主要的谐波源,使得电力系统的谐波污染日益严重;另一方面,精密仪器、自动控制以及测量仪表等设备则要求在电能质量良好的状况下运行。

因此,对电网谐波污染的治理势在必行。

采用有源电力滤波器(APF)抑制电网谐波,克服了LC无源滤波器易受电网阻抗影响、易与电网系统发生谐振等缺点,被认为是解决电力系统谐波、无功和三相不平衡等问题最有前途的方法之一。

但是有源电力滤波器涉及到的元器件较多而且参数不易确定,控制算法复杂,其主电路和控制电路包含开关器件,理论分析比较困难。

通过仿真研究能够验证相关算法;确定器件参数;了解各个环节的工作特性;指导系统的设计和实验的进行。

因此,对有源电力滤波器进行仿真研究具有非常重要的现实意义。

2.并联有源电力滤波器的工作原理有源电力滤波分为并联有源电力滤波【2】和串联有源电力滤波。

并联有源电力滤波主要对谐波电流和无功电流进行补偿，所以又可称作谐波电流发生器；串联型有源电力滤波主要对谐波电压进行补偿【3】，又可称为谐波电压补偿器。

本文主要介绍并联有源电力滤波器，其系统主要由两大部分组成，即指令电流运算电路和补偿电流发生电路。

原理框图如下图1所示。

图1并联型有源电力滤波系统框图其中，AC为交流电源，非线性负载为谐波源，它产生谐波。

三相两臂有源电力滤波器的参数设计优化及仿真分析三相两臂有源电力滤波器的参数设计优化及仿真分析摘要：有源电力滤波器作为一种有效的电力质量控制技术，在现代电力系统中得到了广泛的应用。

本文针对三相两臂有源电力滤波器的参数设计及其优化问题展开研究，并通过仿真分析来验证其效果。

首先，介绍了有源电力滤波器的基本工作原理，包括控制电路和功率电路的组成；然后，针对有源电力滤波器的参数进行了详细的分析和讨论，包括滤波器的电流控制参数和电压控制参数，并对其进行了优化设计；最后，通过Matlab/Simulink仿真工具搭建了有源电力滤波器系统，对其参数设计进行了验证和分析。

关键词：有源电力滤波器；三相两臂；参数设计；优化；仿真分析一、引言随着现代电力系统中非线性负载的普及和复杂化，电力质量问题日益凸显。

非线性负载会引起谐波、电压闪变等问题，严重影响电力系统的正常运行。

有源电力滤波器作为一种有效的电力质量控制技术，能够实现对电网谐波、闪变等问题的快速、精确的补偿。

因此，有源电力滤波器在现代电力系统中得到了广泛的应用。

二、有源电力滤波器的基本工作原理有源电力滤波器由控制电路和功率电路组成。

其基本工作原理是通过控制电路实时检测电网中的谐波、闪变等问题，然后通过控制功率电路的方式，产生相应的谐波电流，与电网中的谐波电流进行相消，以达到电力质量控制的目的。

三、有源电力滤波器参数设计及优化1. 滤波器的电流控制参数设计滤波器的电流控制参数设计是关键的一步。

首先，根据电网中的谐波电流特征，确定滤波器的控制策略，包括电流参考生成、PI控制算法等。

然后，根据系统的稳态和动态响应要求，选择合适的控制参数，如PI控制器的比例增益、积分时间等。

2. 滤波器的电压控制参数设计滤波器的电压控制参数设计同样重要。

电压控制参数设计的目的是实现滤波器的电压跟随特性。

首先，根据电网的电压波形和频率，生成滤波器的电压参考信号。

然后，设计电压控制回路，包括比例、积分控制等，以实现滤波器电压的稳态和动态响应要求。

能力拓展训练任务书学生姓名：专业班级：电气指导教师：胡红明工作单位：自动化学院题目: 三相有源电力滤波器的仿真电路初始条件：VS1-VS3为标准三相正旋电压源，相电压有效值为220V。

要求完成的主要任务:（1）设计出主电路拓扑结构和控制系统原理图；（2）采用MATLAB搭建系统仿真电路，对仿真结果进行分析：a补偿后输入电压与输入电流波形 b非线性负载输入电压与输入电流波形c三相APF输入电压与输入电流波形时间安排：2012年7月9日至2012年7月13日，历时一周，具体进度安排见下表参考文献：[1]洪乃刚.《电力电子和电力拖动控制系统的MATLAB仿真》.北京：机械工业出版社，2006指导教师签名：年月日目录摘要 (1)1 有源滤波器介绍 (2)1.1有源滤波器基本原理 (2)1.2有源滤波器的优点 (2)1.3有源电力滤波器的分类 (3)1.4有源滤波器的关键技术 (4)2有源电力滤波器的控制策略 (4)2.1滞环比较控制 (4)2.2三角波比较方式 (5)3有源电力滤波器的主电路设计 (6)3.1直流侧电容量的选择 (6)3.2直流侧电压的选择 (8)4 MATLAB仿真 (11)4.1仿真模型图 (11)4.2仿真结果图 (12)参考资料 (15)摘要有源电力滤波器是当前对电网中谐波污染补偿或抵消的有效手段, 文中对有源电力滤波系统的工作原理进行了理论研究和分析。

MATLAB/SIMULINK提供的SimPower工具箱基本涵盖了电力系统建模和仿真的各个方面。

该文利用SimPower工具箱对有源电力滤波器装置进行了建模和仿真，使用该方法能够将有源电力滤波器的工作过程及有关波形准确直观地显示出来,验证了理论分析的正确性。

关键词：有源电力滤波器谐波仿真三相有源电力滤波器的仿真电路1 有源滤波器介绍1.1 有源滤波器基本原理有源电力滤波器是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置,它能对大小和频率都变化的谐波以及变化的无功进行补偿，其应用可克服IC滤波器等传统的谐波抑制和无功补偿方法的缺点。

基于Simulink的数字滤波器的仿真摘要：介绍数字滤波器的定义、分类及实现方法。

讨论IIR滤波器、FIR滤波器的设计方法以及如何运用MATLAB中的DSP Blockset工具箱设计数字滤波器。

关键词：IIR滤波器；FIR滤波器；DSP1 引言数字滤波器，是指输入、输出均为数字信号，通过一定运算关系改变输入信号所含频率成分的相对比例或者滤除某些频率成分的器件。

数字滤波器在数字信号处理的各种应用中发挥着十分重要的作用，它是通过对抽样数据进行数学运算处理来达到频域滤波的目的。

数字滤波器从实现的网络结构或者从单位脉冲响应分类,可以分成无限脉冲响应（IIR）和有限脉冲响应（FIR）滤波器。

MATLAB中的DSP Blockset工具箱提供完整丰富的模块范例函数库，以进行数字信号系统（DSP System）的设计、模拟与快速原型化（rapid prototyping）。

可适用于建立古典（classical）、多速率（multirate）、适应性（adaptive）的滤波器。

MATLAB的DSP Blockset工具箱的两个基本组成就是滤波器的设计与实现部分以及谱分析部分。

工具箱提供了丰富而简便的设计，实现FIR和IIR的方法，是原来繁琐的程序设计简化成函数的调用。

2.典型IIR数字滤波器的设计双线性变换法为了克服冲激响应不变法的频率混叠现象，需要使s平面与z平面建立一一对应的单值映射关系，即求出s=f（z），然后将它带入H（s），就可以求得H（z），即H（z）=H（s）|s=f（z）（1）为了克服多值映射这一缺点，我们首先把整个s平面压缩变换到某一中介的s1平面的一条横带里，其次再通过上面讨论过的标准变换关系z=es1T将此横带变换到整个z平面上去，这样就使s平面与z平面是一一对应的关系，消除了多值变换性，也就消除了频谱混叠现象。

例如试用双线性变换法设计一个ChebyshevⅡ高通滤波器，使其幅频特性逼近一个具有以下技术指标的模拟ChebyshevⅡ高通滤波器：Ws=2*pi*1kHz，Wp=2*pi*1.4kHz，在Ws处的最小衰减为15dB，在Wp处的最大衰减不超过0.3dB，抽样频率为20kHz。

有源电力滤波器是一种动态抑制谐波和补偿无功的电力电子装置，它能对频率和大小都变化的谐波和无功进行补偿，可以弥补无源滤波器的缺点，获得比无源滤波器更好的补偿特性，是一种理想的补偿谐波装置。早在70年代，有源电力滤波器的基本原理和主电路拓扑结构就已被确定，但由于受当时的技术条件限制，未能使有源电力滤波器得以实施。进入80年代后，新型电力电子器件的出现、PWM控制技术的发展以及瞬时无功功率理论的提出，极大地促进了有源电力滤波器技术的发展。近年来，国外已开始在工业和民用设备上广泛使用有源电力滤波器，并且单机装置的容量逐步提高，其应用领域从补偿用户自身的谐波向改善整个电力系统供电质量的方向发展。
【3】Gyugyi L, Strycula E. C. Active ac power filters. Proc of IEEE/IAS Annual Meeting, 1976.p529～535
【4】王兆安，杨君，刘进军，王越，谐波抑制和无功功率补偿（第二版）。北京：机械工业出版社2006.7
【5】刘辉。有源电力滤波研究【硕士学位论文】。山东大学，2000.11
毕业设计（论文）学生开题报告
课题名称
三相有源电力滤波器仿真研究开题报告
课题来源
解决现实问题迫切需要
课题类型
BX
指导教师
学生姓名
学号
专业班级
本课题的研究现状、研究目的及意义
电力电子装置和非线性负载的普遍使用，使谐波电流和无功电流大量注入电网，严重威胁电网和电气设备的安全运行与正常使用，对谐波无功进行滤波和补偿已成为电力电子技术、电力系统、电气自动化、理论电工等领域中的重要研究课题。
【6】杨廷强，翁利民。电能质量及其改善措施的研究。电气工程应用，2006,（1）11-14

三相三线制并联有源电力滤波器仿真分析摘要：本文介绍了有源电力滤波器基本原理、基于瞬时无功功率理论的ip －iq谐波电流检测方法，依据该谐波检测方法构建了三相三线制并联有源电力滤波器，进行了MATLAB仿真实验，仿真结果验证了该滤波装置谐波检测的准确性及装置的良好谐波治理性能。

关键词：有源电力滤波器;谐波;MATLAB仿真0．引言20世纪80年代以来，随着电力电子技术的发展，非线性电力电子器件和装置在现代工业中得到广泛应用，使电力系统的非线性负荷明显增加，导致谐波危害日益严重，谐波治理刻不容缓[1-3]。

电力系统谐波抑制措施主要有三种[4]:受端治理:即从受到谐波影响的设备或系统出发,提高它们抗谐波干扰能力。

主动治理:即从谐波源本身出发,使谐波源不产生谐波或降低谐波源产生的谐波。

被动治理：即外加滤波器,阻碍谐波源产生的谐波注入电网,或者阻碍电力系统的谐波流入负载端。

被动治理谐波的措施：1.采用无源滤波器PPF（Passive Power Filter,PPF,PF）或称为LC滤波器。

LC滤波器[1-6]由电容元件、电感元件和电阻元件按照一定参数配置一定的拓扑结构连接而成的滤波装置。

LC滤波器是出现最早[6]，虽然存在一些较难克服的缺点[1-6]，但因其结构简单、设备投资少、运行可靠性较高、运行费用较低等优点，因此至今仍是应用最多的滤波方法[1-6]。

2.采用有源电力滤波器APF（Active Power Filter）。

有源电力滤波器是一种用于动态抑制谐波的新型电力电子装置，它以有对于大小和频率都变化的谐波进行补偿，其应用可克服LC滤波器等传统谐波抑制方法缺点。

随着电力电子技术水平的发展，有源滤波技术得到极大发展，在工业上已经进入实用阶段。

有源电力滤波器APF（Active Power Filter）是一种用于动态抑制谐波的新型电力电子装置，它以有对于大小和频率都变化的谐波进行补偿[4、5]。

1．有源电力滤波器基本原理有源电力滤波器（Active Power Filter,APF）是一类重要的电力电子在电力系统中应用的装置，能对频率和幅值都变化的谐波进行动态跟踪补偿，且补偿特性不受系统阻抗的影响。

d-q坐标变换检测法是在d—q-O坐标变换的理论基础上简化而来，d—q一0变 换(也称Park变换)的实质就是将静止的abc坐标系变成按顺时针方向旋转的d—q 一0坐标系。其旋转角速度为abc三相电流中的基波角频率。经d—q一0变换后， abc坐标系下的三相对称正序基波电流、 电压分量转换为在d—q一0坐标系下的直 流分量。而其余需要补偿的谐波在d—q一0坐标系则呈现交流分量，这为谐波检 测和补偿分量分离提供了方便。 设三相电压为
图2-1 2.2电路结构和控制原理 并联型APF主要由两大部分组成，谐波及无功电流检测电路和补偿电流发生 电路。而补偿电流发生电路由补偿电流控制电路、驱动隔离电路和主电路3 个部 分构成。 电路结构如图2-2所示
图2-2 2.2.1 APF 谐波和无功电流检测方法 准确、实时地检测出电网中瞬态变化的畸变电流是APF进行精确补偿的关键。 谐波电流检测方法主要有以下几种: 模拟带通滤波器( 或陷波器) 检测法、 基于 频域分析的快速傅里叶变换FFT( Fast Fourier Transformation) 检测法、基于 现代控制理论的检测法、瞬时波形比较法、自适应检测法和基于瞬时无功功率理 论的检测法。 其中, 常用的是基于瞬时无功功率理论的检测法, 目前, 该方法在 三相APF 的电流检测方法中占主导地位。
图 4-2 低通滤波后的 dq0 坐标下的电压 Ud 、Uq 和电流 Id、Iq。
图 4-3 上图中，第一行是负载电流，第二行是基波有功分量，第三行是应当补偿的 电流量。
五、参考文献
[1] 肖湘宁,徐永海.电能质量问题剖析[J].电网技术,2001, 25(3):66-69。 [2] 严干贵,姜齐荣,黄民聪.未来的用户电力技术[J].电力系统自动 化,2002(1):62-69。 [3] 姜齐荣,赵东元,陈建业.有源电力滤波器——结构·原理·控制[M].北京: 科学出版社,2005:28-37。 [4] 王兆安,杨君,刘进军,王跃.谐波抑制和无功功率补偿[M].北京:机械工业出 版社,2006,第二版:40-49。 [5] 李增国,丁祖军,梅军. 基于 d—q 坐标的谐波与无功电流检测方法及仿真分 析.电力自动化设备,2009(71)。

中南大学电力电子技术课程设计报告课题: 三相有源电力滤波器设计与仿真班级: 电气工程及其自动化学号:姓名:指导老师:电力电子学,又称功率电子学(Power Electronics)。

它主要研究各种电力电子器件，以及由这些电力电子器件所构成的各式各样的电路或装置，以完成对电能的变换和控制。

它既是电子学在强电(高电压、大电流)或电工领域的一个分支，又是电工学在弱电(低电压、小电流)或电子领域的一个分支，或者说是强弱电相结合的新科学。

电力电子学是横跨“电子”、“电力”和“控制”三个领域的一个新兴工程技术学科。

电力电子技术以快速可控的电能变换技术为主要对象,以方便,节约,安全, 为特点,大大提高了人类在生产和生活中的效率和舒适性,从而得到了日益广泛的普及。

但是作为电网的非线性和时变性负荷的电力电子装置(如逆变器,整流器等)的大规模应用,其负面效应也日益明显。

电力电子装置的开关动作向电网中注入了大量的谐波和次谐波分量,导致了交流电网中电压和电流波形的严重失真,早已替代传统的变压器和铁磁材料的非线性引起的谐波成为最主要的谐波源。

电力电子设备的大量使用使得谐波问题日益严重,有源电力滤波器作为一种用于动态抑制谐波和补偿无功的电力电子装置,有着非常好的发展前景。

本文综述了电力谐波抑制技术的发展概况以及有源电力滤波器的发展趋势,深入分析了有源滤波器的结构及工作原理。

本次课程设计是进行三相有源电力滤波器的设计。

首先对谐波的相关知识做了简要的介绍，叙述了谐波的产生途径，所造成的危害，并对治理谐波的两种常用方法：无源滤波器与有源滤波器的各自特点做了介绍及对比。

接下来对有源滤波器的原理做了介绍，对课题中所要求的非线性负载，三相不可控整流电路的运行特性及产生的谐波成分做了分析；对用来生成跟踪电流的逆变电路进行了理论分析，并设计了用来初期滤波的无源单调谐滤波电路；同时对上述电路的参数进行了计算并对主要元器件进行选型。

有源滤波器的重要部分是谐波电流的检测与补偿电流的控制。

题目：基于Matlab/ Simulink的三相光伏发电并网系统的仿真院系：姓名：学号：导师：目录一、背景与目的 .................................. 错误!未定义书签。

二、实验原理 .................................... 错误!未定义书签。

1.并网逆变器的状态空间及数学模型............. 错误!未定义书签。

主电路拓扑............................... 错误!未定义书签。

三相并网逆变器dq坐标系下数学模型........ 错误!未定义书签。

基于电流双环控制的原理分析............... 错误!未定义书签。

2.LCL型滤波器的原理......................... 错误!未定义书签。

三、实验设计 .................................... 错误!未定义书签。

1.LCL型滤波器设计............................... 错误!未定义书签。

LCL滤波器参数设计的约束条件............... 错误!未定义书签。

LCL滤波器参数计算......................... 错误!未定义书签。

LCL滤波器参数设计实例..................... 错误!未定义书签。

2.双闭环控制系统的设计.......................... 错误!未定义书签。

网侧电感电流外环控制器的设计............. 错误!未定义书签。

电容电流内环控制器的设计................. 错误!未定义书签。

控制器参数计算........................... 错误!未定义书签。

四、实验仿真及分析 .............................. 错误!未定义书签。

摘 要随着电力电子装置大量的应用到生产生活当中，它们使电能的转换应用变得更加容易，但同时也给电力系统带来了严重的谐波污染。

目前，并联有源电力滤波器(shunt active power filter ，SAPF)已成为无功和谐波动态补偿的有效手段之一。

在三相四线制电力系统中除了无功和谐波需要治理，负载不平衡问题也变得日益突出，因此，本文研究与设计适用于三相四线制下的SAPF 来解决这些问题。

针对三相四线制SAPF 谐波电流检测问题，本文详细的推导基于瞬时无功理论的q p i i -算法，论证它无需改进即可直接应用到三相四线制系统里；选择了滞环比较法作为补偿电流的控制策略；采用了三桥臂变流器作为SAPF 的主电路。

文章的最后，利用 MATLAB/Simulink 软件，搭建了仿真平台，对主电路出线电感参数和软启动方案进行单独仿真分析，证明电感值参数选择的合理和软启动方案可行。

对 SAPF 和所要补偿的系统进行了整体仿真，结果证明在所选参数下，能够对平衡和不平衡非线性负载所带来的谐波有很好的动态补偿效果，对不平衡负载有很好的平衡作用；进而也说明检测方法正确，控制策略得当。

关键词 谐波动态补偿；并联有源电力滤波器；三相四线制；q p i i -算法 MATLAB/SimulinkAbstractWith extensive application of power electronic devices in production and life,they make power energy conversion and application easily, but also lead to the serious harmonic pollution in the power system. At present, the shunt active power filter (SAPF) has been an effective way to dynamically compensate reactive power and harmonic. In addition to these problems, the load unbalance is more and more serious in three-phase four-wire system, therefore, SAPF applied to three-phase four-wire system is researched and designed to solve these problems in this paper.For the harmonic current detection of SAPF in three-phase four-wire system, the q p i i -algorithm based on the instantaneous reactive theory is detailedly derived, and this algorithm is demonstrated it could be directly applied to three-phase and four-wire system without being improved. Hysteresis-band comparison method is chosen as compensation current control strategy. The three-leg converter which has clear division is adopted as the main circuit.At the end of the paper, the simulation platform is built by use of MATLAB/Simulink software. The output inductance parameter and soft-start scheme are simulated respectively. The results prove that output inductance parameter is reasonable and the soft-start scheme is feasible. Then, the integrated simulation for SAPF and compensation system is carried out. Finally, simulation results show that SAPF has a good compensation characteristic for the harmonic produced by the balance and unbalance nonlinear loads, and balances three-phase loads in three-phase and four-wire system. At the same time, simulation results show that harmonic detection method is correct and the control strategy is proper.Keywords ：harmonic dynamic compension ； shunt active power filter ；three-phase four-wire system ；q p i i -algorithm ；MATLAB/Simulink第一章 绪论 (5)1.1 谐波概述及其危害 (5)1.2 谐波抑制强 (6)1.2.1 无源电力滤波器 (6)1.2.2有源电力滤波器 (6)1.2.3 混合型有源电力滤波器 (8)1.3 有源电力滤波器的发展和应用 (9)1.3.1 有源电力滤波器的发展 (9)1.3.2 有源电力滤波器的应用 (9)1.4 本文的研究的意义和内容设置及主要任务 (10)第二章 三相电路谐波及无功电流的检测 (11)2.1 基于瞬时无功功率理论的电流检测方法 (11)2.1.1 瞬时无功理论原始定义及发展 (11)2. 1. 2 瞬时无功功率理论 (11)2. 1. 3 坐标变换 (16)2.2 三相四线制系统中基于瞬时无功功率理论的检测方法 (17)2.2.1 q p - 法检测电流 (17)2．2．2 q d i i -指令运算方法 (17)2.3 谐波分量的处理 (18)2.3.1 对基波零序分量的处理 (18)2.3.2 对基波负序分量和高次谐波分量的处理 (19)2.4 q p -运算方式和q p i i -运算方式的优缺点 (19)第三章 并联型三相四线制补偿电流发生电路方案选择 (20)3.1 三相四线制系统APF 主电路形式和结构选择设计 (20)3.1.1 四相变流器结构形式 (21)3.1.2 三相变流器结构 (21)3. 2 三相四线并联型有源电力滤波器主电路的参数选择 (22)3. 2. 1主电路容量的确定 (22)3. 2. 2 系统开关频率 (22)3. 2. 3电容总电压的选择 (23)3. 2. 4 电容选择准则和参数选择 (24)3. 2. 5 交流进线电感选择准则和参数选择 (25)3.3 电流跟踪控制电路 (26)3.3.1 三角波比较方式 (26)3.3.2 三角波比较方式 (27)第四章仿真 (28)4.1三相四线制不平衡负载的谐波源设计 (28)4.2 谐波电流检测环节的设计 (30)4. 2. 1低通滤波器构成原理 (31)4.2.2 检测 (33)4.3 PWM信号发生模块的建立 (35)4.4 仿真模型的整体结构 (37)4.5 本章小结 (37)第六章结论及展望 (38)6.1本文的主要研究成果及完成的主要工作 (38)致谢 (39)参考文献 (40)第一章绪论从上世纪20至30年代，人们已经注意到了由静止汞弧变流器弓I起的电网电压和电流的畸变问题。

能力拓展训练任务书学生姓名：专业班级：电气指导教师：胡红明工作单位：自动化学院题目: 三相有源电力滤波器的仿真电路初始条件：VS1-VS3为标准三相正旋电压源，相电压有效值为220V。

要求完成的主要任务:（1）设计出主电路拓扑结构和控制系统原理图；（2）采用MATLAB搭建系统仿真电路，对仿真结果进行分析：a补偿后输入电压与输入电流波形 b非线性负载输入电压与输入电流波形c三相APF输入电压与输入电流波形时间安排：2012年7月9日至2012年7月13日，历时一周，具体进度安排见下表参考文献：[1]洪乃刚.《电力电子和电力拖动控制系统的MATLAB仿真》.北京：机械工业出版社，2006指导教师签名：年月日目录摘要 (1)1 有源滤波器介绍 (2)1.1有源滤波器基本原理 (2)1.2有源滤波器的优点 (2)1.3有源电力滤波器的分类 (3)1.4有源滤波器的关键技术 (4)2有源电力滤波器的控制策略 (4)2.1滞环比较控制 (4)2.2三角波比较方式 (5)3有源电力滤波器的主电路设计 (6)3.1直流侧电容量的选择 (6)3.2直流侧电压的选择 (8)4 MATLAB仿真 (11)4.1仿真模型图 (11)4.2仿真结果图 (12)参考资料 (15)摘要有源电力滤波器是当前对电网中谐波污染补偿或抵消的有效手段, 文中对有源电力滤波系统的工作原理进行了理论研究和分析。

MATLAB/SIMULINK提供的SimPower工具箱基本涵盖了电力系统建模和仿真的各个方面。

该文利用SimPower工具箱对有源电力滤波器装置进行了建模和仿真，使用该方法能够将有源电力滤波器的工作过程及有关波形准确直观地显示出来,验证了理论分析的正确性。

关键词：有源电力滤波器谐波仿真三相有源电力滤波器的仿真电路1 有源滤波器介绍1.1 有源滤波器基本原理有源电力滤波器是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置,它能对大小和频率都变化的谐波以及变化的无功进行补偿，其应用可克服IC滤波器等传统的谐波抑制和无功补偿方法的缺点。