串联混合型有源电力滤波器设计(附件)【字数：11605】
摘 要摘 要 本文主要研究了串联混合型滤波器（SHAPF）的结构与工作原理，以及其在生活中补偿、消除谐波所起到的作用；串联有源滤波器是一种新型电力电子装置，它根据为系统供电的是电容还是电感，分为电压型与电流型，本文研究的是电压型有源电力滤波器。有源滤波器主要用于动态抑制谐波和补偿无功功率，其原理大致是利用逆变器产生一个与谐波电流大小相同，方向相反的补偿电流进行相消。其中运用park坐标变换法来求得电网电压中的基波分量，并与电网电压想比较，求得补偿电压，并用滞环比较器将谐波电流脉冲信号反馈给APF逆变器，然后进行滤波补偿。最后通过Simulink对理论研究成果进行建模、仿真，通过分析波形来检验该有源滤波器设计的可行性。关键词串联混合型；滤波器；电压型；抑制谐波；补偿电流；
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题背景与研究意义 1
1.1.1谐波危害的背景 1
1.1.2治理谐波的必要性 1
1.2产生谐波的日常设备与谐波源 2
1.3谐波的危害以及治理方法的研究 3
1.3.1谐波的危害性 3
1.3.2谐波电压与谐波电流的危害性 4
1.3.3抑制谐波方法的探究 5
1.4国内外对谐波的研究现状及存在的问题 5
1.4.1 谐波理论的研究 5
1.4.2国内外谐波抑制方法的研究 6
1.5本文研究的主要内容和方法 7
第二章 有源滤波器的系统构成与工作原理 7
2.1有源滤波器的分类 8
2.2有源滤波器的拓扑结构 9
2.3有源滤波器的工作原理 9
2.3.1有源滤波器的优点 9
2.3.2有源滤波器的工作原理 10
2.4本章小结 12
第三章 串联混合型有源滤波器的设计与研究 12
3.1串联混合型有源滤波器 13
3.2电压型有源电力滤波器的系统构成与工作原理 13
3.2.1电压型有源电力滤波器 13
3.2.2电压型有源滤波器的谐波源 14
3.2.3电压型有源滤波器的LC滤波器 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
15
3.2.4电压型有源滤波器的变流器 18
3.2.5电压型有源滤波器的指令电流运算电路 20
3.2.6电压型有源滤波器的电流跟踪控制电路 21
3.3串联混合型有源滤波器主电路的设计 23
3.3.1主电路的形式 23
3.3.2主电路在开关器件选择方面的要求 24
3.4本章小结 25
第四章 串联混合型有源滤波器的仿真分析 26
4.1电压型有源滤波器的Matlab仿真分析 26
4.1.1未施加滤波器负载电压的波形仿真分析 26
4.1.2滤波器中补偿电流的波形 27
4.1.3施加滤波器后的负载与电网电压仿真分析 29
4.2 波形仿真结果分析总结 30
4.3本章小结 31
第五章 总结与展望 32
5.1结论 32
5.2展望 32
致 谢 34
参考文献 35
第一章 绪论
随着电力电子器件的发展，谐波问题也逐渐变得严重起来。因为在这些电力原件中含有着一种非线性时变拓扑负荷，而它们会不断地往电网中送入谐波，并使电网电压与电流产生畸变而呈现非正弦波形。谐波在电网中会造成大量危害，已经得到了越来越多的重视。
1.1课题背景与研究意义
1.1.1谐波危害的背景
当今的科技发展之势十分迅猛，这也导致了电子装置在工作与生活中的大量使用，而由此引起的谐波问题也逐渐地影响到了我们的工作与生活的质量。所以，对于谐波的抑制已经成为众多科技研究人员的重点关注问题。抑制谐波的关键就是要先找到谐波，弄清楚谐波是如何产生的；并使用谐波的测量装置来对电网中的谐波情况进行跟踪与测量，这也是确保电网安全运作的必要方式与措施。
但是谐波是一个复杂的因素，它不是固定不变的，而是随时间、频率等非线性变化的；这导致谐波的研究是一个比较复杂的问题。因此，对于谐波问题的分析与研究成为了许多科学学者的一个重要研究方向，并得到了国内外的广泛重视。
通常情况下，电网中产生谐波的因素很多，例如导线之间的磁感效应，或是线路中存在的非线性元件等；在之前一般衡量电能质量的标准只考虑供电的频率和电压幅值的稳定程度，以及与额定值之间的差异；而如今，谐波也成为了衡量电能质量的一个重要标准。
随着集成电路的发展，各种电力电子器件的研发与涌现，电路中的谐波问题逐渐变得严重起来。谐波与这些非线性负载之间不可调和性的矛盾也引起了广大科学家的关注。
1.1.2治理谐波的必要性
谐波的分析是一个复杂的问题，它会牵扯到各种功率的分析；当谐波出现在电网和电流中时，需要弄清楚各种功率对系统设备的影响，可是定义各种功率却不是一件容易的事，到现在还没有找出可行的的方法来解决这个问题。这个问题不仅关系到电量的计量，还关系到电量的分析与控制，所以定义各种功率是一个重要的问题。而如何能获得科学严谨，同时又能满足各种工程与管理的要求的定义方法，还需要研究和解决许多难题。
近些年来，科技研究者们主要讲工作重心放在将传统的功率理论和瞬时功率相达到统一，这是对这方面问题的一个较好的研究途径。解决谐波问题有利于提高各国的供电质量生产生活的健康运行和经济的高质量发展，因此当今许多国家以及一些大型电力公司都制定了相应谐波要求与标准。
过去常常用频率和电压来评价电能质量，但随着科技的发展，电力电子器件的涌现，这两个指标已经远远不够了。谐波已经成为衡量电能质量的另一个重要指标[1]。而消除谐波也成为了一个重要的研究方向；不论是从确保电力系统的安全稳定与经济运行的方面考虑，还是从用户用电设备的安全正常运行方面考虑，提高电能质量和减少电气污染已经成为一件刻不容缓的事情。
所以，科技研究人员加强对于谐波和电力滤波器的研究从而改善我国的电网质量，具有十分重要的理论与现实意义。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题背景与研究意义 1
1.1.1谐波危害的背景 1
1.1.2治理谐波的必要性 1
1.2产生谐波的日常设备与谐波源 2
1.3谐波的危害以及治理方法的研究 3
1.3.1谐波的危害性 3
1.3.2谐波电压与谐波电流的危害性 4
1.3.3抑制谐波方法的探究 5
1.4国内外对谐波的研究现状及存在的问题 5
1.4.1 谐波理论的研究 5
1.4.2国内外谐波抑制方法的研究 6
1.5本文研究的主要内容和方法 7
第二章 有源滤波器的系统构成与工作原理 7
2.1有源滤波器的分类 8
2.2有源滤波器的拓扑结构 9
2.3有源滤波器的工作原理 9
2.3.1有源滤波器的优点 9
2.3.2有源滤波器的工作原理 10
2.4本章小结 12
第三章 串联混合型有源滤波器的设计与研究 12
3.1串联混合型有源滤波器 13
3.2电压型有源电力滤波器的系统构成与工作原理 13
3.2.1电压型有源电力滤波器 13
3.2.2电压型有源滤波器的谐波源 14
3.2.3电压型有源滤波器的LC滤波器 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
15
3.2.4电压型有源滤波器的变流器 18
3.2.5电压型有源滤波器的指令电流运算电路 20
3.2.6电压型有源滤波器的电流跟踪控制电路 21
3.3串联混合型有源滤波器主电路的设计 23
3.3.1主电路的形式 23
3.3.2主电路在开关器件选择方面的要求 24
3.4本章小结 25
第四章 串联混合型有源滤波器的仿真分析 26
4.1电压型有源滤波器的Matlab仿真分析 26
4.1.1未施加滤波器负载电压的波形仿真分析 26
4.1.2滤波器中补偿电流的波形 27
4.1.3施加滤波器后的负载与电网电压仿真分析 29
4.2 波形仿真结果分析总结 30
4.3本章小结 31
第五章 总结与展望 32
5.1结论 32
5.2展望 32
致 谢 34
参考文献 35
第一章 绪论
随着电力电子器件的发展，谐波问题也逐渐变得严重起来。因为在这些电力原件中含有着一种非线性时变拓扑负荷，而它们会不断地往电网中送入谐波，并使电网电压与电流产生畸变而呈现非正弦波形。谐波在电网中会造成大量危害，已经得到了越来越多的重视。
1.1课题背景与研究意义
1.1.1谐波危害的背景
当今的科技发展之势十分迅猛，这也导致了电子装置在工作与生活中的大量使用，而由此引起的谐波问题也逐渐地影响到了我们的工作与生活的质量。所以，对于谐波的抑制已经成为众多科技研究人员的重点关注问题。抑制谐波的关键就是要先找到谐波，弄清楚谐波是如何产生的；并使用谐波的测量装置来对电网中的谐波情况进行跟踪与测量，这也是确保电网安全运作的必要方式与措施。
但是谐波是一个复杂的因素，它不是固定不变的，而是随时间、频率等非线性变化的；这导致谐波的研究是一个比较复杂的问题。因此，对于谐波问题的分析与研究成为了许多科学学者的一个重要研究方向，并得到了国内外的广泛重视。
通常情况下，电网中产生谐波的因素很多，例如导线之间的磁感效应，或是线路中存在的非线性元件等；在之前一般衡量电能质量的标准只考虑供电的频率和电压幅值的稳定程度，以及与额定值之间的差异；而如今，谐波也成为了衡量电能质量的一个重要标准。
随着集成电路的发展，各种电力电子器件的研发与涌现，电路中的谐波问题逐渐变得严重起来。谐波与这些非线性负载之间不可调和性的矛盾也引起了广大科学家的关注。
1.1.2治理谐波的必要性
谐波的分析是一个复杂的问题，它会牵扯到各种功率的分析；当谐波出现在电网和电流中时，需要弄清楚各种功率对系统设备的影响，可是定义各种功率却不是一件容易的事，到现在还没有找出可行的的方法来解决这个问题。这个问题不仅关系到电量的计量，还关系到电量的分析与控制，所以定义各种功率是一个重要的问题。而如何能获得科学严谨，同时又能满足各种工程与管理的要求的定义方法，还需要研究和解决许多难题。
近些年来，科技研究者们主要讲工作重心放在将传统的功率理论和瞬时功率相达到统一，这是对这方面问题的一个较好的研究途径。解决谐波问题有利于提高各国的供电质量生产生活的健康运行和经济的高质量发展，因此当今许多国家以及一些大型电力公司都制定了相应谐波要求与标准。
过去常常用频率和电压来评价电能质量，但随着科技的发展，电力电子器件的涌现，这两个指标已经远远不够了。谐波已经成为衡量电能质量的另一个重要指标[1]。而消除谐波也成为了一个重要的研究方向；不论是从确保电力系统的安全稳定与经济运行的方面考虑，还是从用户用电设备的安全正常运行方面考虑，提高电能质量和减少电气污染已经成为一件刻不容缓的事情。
所以，科技研究人员加强对于谐波和电力滤波器的研究从而改善我国的电网质量，具有十分重要的理论与现实意义。
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