1. 引言
进入信息时代后，随着电力电子器件在工业中的广泛应用，电网中的谐波污染问题日趋严重[1,2]。为提高电力系统运行时的安全性和可靠性，保证电能质量，谐波抑制和无功补偿也就成为迫切需要解决的问题。减少和消除电力系统的污染以及谐波对电网的危害，成为电力电子技术、电气自动化技术以及电力系统研究领域所面临的最大课题。
目前，消除谐波的方法主要有无源电力滤波器(passive power filter，PPF)、有源电力滤波器(active power filter，APF)和混合型有源电力滤波器 (hybrid active power filter，HAPF)。
无源滤波器具有简单、方便等优点，但也存在以下缺点：
(1)只能抑制固定的几次谐波，并对某次谐波在一定条件下会产生谐振而使谐波放大;
(2)只能补偿固定的无功功率，对变化的无功负载不能进行精确补偿;
(3)其滤波特性受系统参数影响较大，并且其滤波特性有时很难与调压要求相协调;
(4)重量与体积较大等等。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，应用可克服LC 滤波器等传统的谐波抑制和无功补偿方法的缺点。它以其良好的动态响应速度和补偿特性，在理论研究和实际应用方面都得到很大发展。中国硕士论文网专业提供代写硕士论文服务，并提供大量硕士毕业论文，如有业务需求请咨询网站客服人员!
2. 系统结构与基本原理
并联型有源电力滤波器系统构成的原理如图1 所示。图中，负载为产生谐波的谐波源，变流器和与其相连的电感、直流侧贮能元件(图中为电容)共同组成有源电力滤波器的主电路。与有源电力滤波器并联的小容量一阶高通滤波器(或采用二阶高通滤波器)，用于滤除有源电力滤波器所产生的补偿电流中开关频率附近的谐波。
2.1 APF 主电路结构
有源电力滤波器在实际应用中往往要求容量较大，如果采用单个PWM 变流器不能达到容量要求时，通常采用多重化的主电路形似。采用单个PWM 变流器的有源电力滤波器的主电路，根据贮能元件的不同，可分为电压型和电流型两种。
电压型 PWM 变流器的直流侧接有大电容，在正常工作时，其电压基本保持不变，可看作电压源;电流型PWM 变流器的直流侧接有大电感，在正常工作时，其电流基本保持不变，可看作电流源;对于电压型PWM 变流器，为保持直流侧电压不变，需要对直流侧电压进行控制;同样对于电流型PWM 变流器也需要对直流侧的电流进行控制。电流型PWM 与电压型PWM 变流器相比，不会因为主电路开关器件的直通而发生短路故障。但是，电流型PWM变流器直流侧大电感上始终有电流流过，该电流将在大电感的内阻上产生较大的损耗，因此目前较少使用。
对于主电路本论文采用电压型PWM 变流器。对于直流侧的电容，本论文采用2000V的直流电压源代替。
APF 主电路结构。
2.2 指令电流运算电路指令电流运算电路的作用是根据有源电力滤波器的补偿目的得出补偿电流的指令信号，即期望由有源电力滤波器产生的补偿电流信号。指令电流运算电路的核心是谐波和无功电流实时检测方法。以三相电路瞬时无功功率理论为基础，计算p、q 或p i 、q i 为出发点即可得出三相电路谐波和无功电流检测的两种方法。下面介绍p i 、q i 运算方式。
2.3 电流跟踪控制电路电流跟踪控制
电路是补偿电流发生电路中的第1 个环节，其作用是根据补偿电流的指令信号和实际补偿电流之间的相互关系，得出控制补偿电流发生电路中主电路各个器件通断的PWM 信号，控制的结果应保证补偿电流跟踪其指令信号的变化。
由于并联型有源电力滤波器产生的补偿电流应实时跟随其指令电流信号的变化，要求补偿电流发生器有很好的实时性，因此电流控制采用跟踪型PWM 控制方式。目前跟踪型PWM控制的方法主要有两种，即瞬时值比较方式和三角波比较方式。
三角波比较方式不直接将指令信号?
c i 与三角波比较，而是将?
c i 与实际的补偿电流信号c i的偏差c Δi 经过放大器A之后再与三角波比较。该方法虽然开关频率固定，且等于三角载波的频率，跟随误差较大等缺点，但是输出电压中所含谐波较少的特点，所以本文采用三角波比较方式。
3. 控制方式及驱动电路
3.1 控制方式为了使有源电力滤波器得到理想的补偿效果，有必要对其进行适当的控制。并联型有源电力滤波器的控制方式有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，由于复合控制方式的补偿效果最好，本文采用复合控制方式。复合控制方式结构如图7 所示。
3.2 驱动电路根据 APF 主电路工作模式与开关系数可得。
4.系统仿真模型及仿真结果
4.1 系统仿真模型并联型有源电力滤波器系统构成模型 ，系统仿真模型通过以上分析和并联型有源电力滤波器的仿真分析可得以下仿真图形，仿真参数设置。
(1)电源电压为三相对称电压源，相电压为220V。
(2)负载为三相不可控整流型阻感性负载电阻为20Ω，电感为0.5H。
(3)有源电力滤波器直流侧电压为2000V，电网电阻为0.05Ω，电网电感为1.3*10-4H。
(4)高通滤波器的电阻为0.08Ω，电容为6.5*10-5F，IGBT 的内阻为0.001Ω，缓冲电阻为1*105Ω，Diode 的内阻为0.001Ω，正向电压为0.8V，缓冲电阻为500Ω，缓冲电容为2.5*10-7F。查看高校科技管理创新思考论文。
通过的FFT分析可以得到在有源滤波前电流中50HZ的电流峰值为63.96V电流谐波总畸变率为8.32%。进行有源滤波后电流中50HZ 的电流峰值为63. 4V,电流谐波总畸变率为1.58%，有效的达到了谐波的抑制。
5. 结论
本文以瞬时无功功率理论为基础，通过采用三角波控制方式，借助MATLAB 仿真软件的分析实现了对电流中谐波的抑制，得到了理想的电流。本文中所用到的系统结构简单，在成本及维护方面占有优势。
