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    20

    6 有源电力滤波器的仿真 22

    6.1.1 APF的系统仿真模型 22

    6.1.2 非线性负载模型 23

    6.1.3 谐波检测模型 23

    6.1.4 PWM信号的产生 26

    6.2仿真结果 26

    结论 29

    参考文献 30

    致谢 31

    1 引言：

    近些年电力电子技术蓬勃发展，各种新型的用电设备层出不穷，人们的生活也得到了很多方便，但对电网产生污染的谐波问题也随之而来，影响电力系统的运行效率和可靠性。因此单元电路的谐波治理问题被提出。有源电力滤波器（APF：Active power filter），能够快速跟踪补偿不同大小和频率的谐波,因为它是基于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置。相比较无源LC滤波器，APF可以通过进行各次谐波和无功的分离和采样负载电流来平衡谐波和无功，它能通过快速响应、抵销负载中相应电流来实现动态跟踪补偿，并主动控制输出电流的大小、频率和相位。

    电能质量的管理受到全世界的重视。谐波治理也成为解决电能问题的重点。因为现代工业技术的发展，能在一定程度上增加电力系统中非线性的负荷。非线性和时性电子装置的大规模应用也增加了其负面效应。其中导致交流电网中电流波形和电压严重失真的，是大量谐波和次谐波分量由于电力电子装置的开关动作而产生，使得电能质量下降从而对供、用电设备安全经济运行造成了严重的影响。在两个主要方面可以减小谐波影响的技术措施，理论来源是谐波抑制作为提高电能质量和保证供用电设备安全可靠运行的重要手段：其一是滤波装置的运用；其二是减少从谐波源出发来谐波的产生。无源滤波器在处理谐波含量丰富的场合时效果并不理想因为它受到经济、占地面积和滤波器个数的限制，而且只能对特定谐波进行衰减。有源电力滤波器就很好的弥补了这一缺点。在1969年B.M.Bird和J.F.Marsh的论文中有源电力滤波器的思想被提出。有源电力滤波器思想的诞生标志是把三次谐波电流注入交流电源来减少电源中的谐波、改善电源电流的波形。1971年日本研究人员H.Sasaki和T.Machida提出了相应的理论基础。1976年美国西屋电气公司的L.Gyugyi和E.C.Strycula确定了主电路的控制方式和基本拓扑结构，从原理上解释了APF是一种理想的谐波电流发生器，他们的理论来自发明的通过脉冲宽度调制控制的有源电力滤波器。由于研究和实验规模小，直到20世纪80年代，APF才发展起来。随着第一台APF在日本投入运行，通过并联有源滤波器来消除谐波的提出，APF发展有了一定规模。随后两年又有人提出通过并联有源电力滤波器和并联无源滤波器的方法来补偿谐波，以及提出了串联有源电力滤波器加并联无源滤波器的方案，来对基波电流呈现低阻抗而对谐波呈现高阻抗，阻止负载的谐波电流不会流入电网；1994年，H.Akagi等人提出通过串联有源电力滤波器的方法隔离无源滤波器、电源和负载，使得负载中的谐波电流不会在无源滤波器上产生谐波电压。现在不论从运行功率还是实现功能上APF都有明显改善，其应用功能也越来越强大。

    有源滤波器的改善和发展能广泛适用于解决三相电力系统中终端电压调节、电压波动抑制、电压平衡改善以及谐波和无功补偿提高电能质量等问题。近年来我国也成功研制出大容量APF，但由于我国工业和电力电子工业的发展跟不上世界先进的水平，APF的理论研究和实验研究的范围和规模都偏小。

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