MATLAB有源电力滤波器系统的设计与仿真(2)

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3 有源电力滤波器仿真研究 12

3.1 MATLAB/SIMULINK概述 12

3.1.1 SIMULINK简介 14

3.1.2 电力图形用户分析界面（Powergui）模块介绍 14

3.1.3 FFT分析窗口介绍 15

3.2 仿真模型的建立 16

3.2.1 二极管整流器 16

3.2.2 三相三绕组变压器 18

3.2.3 三相断路器 19

3.3 Powergui的FFT分析 20

3.4 本章小结 29

4结论 30

致谢 31

参考文献 32

1 绪论

随着人类生产力的进一步解放，文明的不断发展，科学技术、各类学科理论也不断的在进步。日新月异的电子产品不断的改善着人们的生活，多种多样的电力电子设备不仅在通讯，科研，服务，交流上得到了冲分利用，也在传送电，航天，医疗等多方面得到了利用。这些电力电子设备不仅可以节约能源，还可以提高工厂、农场的效率，同时也能让人们的生活变得更舒适。但对于以往的电力电子产品，它们的缺陷也存在很多，[例如非线性和多样性等，电网里充斥着众多的谐波和无功电流，这常常会使公用电网里的供电质量大大降低，同时用户使用设备的安全也不能得到保证。无源滤波技术是过往惯常使用的谐波抑制和无功功率补偿的方式，即由电力电容器等无源器件构成无源滤波器，与需补偿的非线性负载并联，为谐波提供一个低阻抗通路，同时提供负载所需要的无功功率。无源滤波技术的优点有很多，比如设备简单、建设成本低廉、设备的可靠性较高，若发生损坏维修较简单等优点，但其也存在着很多的不足之处，比如仅能消除特定次的谐波，对于某些次谐波会发生谐振，滤波的特性受系统的影响比较大，需求的能源比较多等。

伴随着电力电子技术飞速发展，功率集成电路技术的快速成熟以及有关的一些谐波理论的顺利延展，人们将滤波的研究方向逐步逐步的转向了有源电力滤波器(Active Power Filter)。其基本原理是：APF向电网注入与原有谐波和无功电流大小都相等但是方向却相反的补偿电流，使电网的总谐波和无功电流均为零，最终达到净化电网的目的。与往常使用的无源滤波器比较，有源电力滤波器具有很多明显的优势。例如，它能既跟踪又补偿变化的谐波与无功电流，同时，它的补偿特性受电网的影响非常小，它还可以通过控制电路实施限流保护等方式来增加系统的稳定性，因为多样性优点，得到了广泛的关注。][13]

1.1 谐波的危害

在这飞速发展的21世纪，各种理论知识，科学技术不断喷涌而出，这些改变不但给人们的生活提供了便利，也改善了人们对能源利用的效率，因而各式各样的电力电子装置在电力系统、社会的各个领域中中的应用日益广泛，由此带来的谐波（Harmonics）和无功（Reactive Power）问题也变得越来越严重，这些问题得到并引起了许多电力人士的担忧。工厂，农场，水利工程等的自动化程度越来越高，其越来越依赖电子设备或电力装置的控制，但这其中大部分的电力电子装置均需要消耗无功功率，因而这会对电网带来很多的负面影响：