三相有源电力滤波器matlab仿真电路.doc

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 具体时间 设计内容 7.9 指导老师就课程设计内容、设计要求、进度安排、评分标准等做具体介绍；学生确定选题，明确设计要求 7.10 开始查阅资料，完成方案的初步设计 7.11 由指导老师审核系统结构图，学生修改、完善 7.12 撰写课程设计说明书 7.13 上交课程设计说明书，并进行答辩 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 14 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。电力滤波器的系统构成的构成原理图如下： 图1-1有源电力滤波器系统构成原理图 图中负载为谐波源，它产生谐波并消耗无功。有源电力滤波器系统由两大部分组成，即指令电流运算电路和补偿电流发生电路(由电流跟踪控制电路、驱动电路和主电路三个部分构成)。其中，指令电流运算电路的核心是检测出补偿对象电流中的谐波和无功等电流分量，因此有时也称之为谐波和无功电流检测电路。补偿电流发生电路的作用是根据指令电流运算电路得出的补偿电流的指令信号。 1.2 有源滤波器的优点 有源滤波器(Active Power Filter，APF)的基本原理是从补偿对象中分离出谐波电流，由补偿装置产生一个与该谐波电流大小相等而极性相反的补偿电流，从而使电网电流只含基波分量。这种滤波器能对频率和幅值变化的谐波进行跟踪补偿，且补偿特性不受电网阻抗的影响，即不存在谐振的问题。具有如下优点： (1)具有一机多能的特点。不仅能够补偿各次谐波，无功功率和负序电流等。 (2)具有自适应功能，能对频率和幅值发生快速变化的谐波进行动态补偿。 (3)由于装置本身能完成输出限制，所以不会因为补偿电流过大而过载。 (4)谐波补偿特性不受电网频率变化的影响。 (5)可对多个谐波源和无功源进行集中补偿。 1.3 有源电力滤波器的分类 从不同的观点看，有源电力滤波器具有不同的分类标准，如图1-2所示，分别介绍如下： (1)根据主电路的储能元件不同，可以分为电压型有源电力滤波器和电流型 有源电力滤波器两种。电压型APF的主电路直流侧接有大电容，正常工作时其电压基本保持不变。电流型APF的主电路直流侧接有大电感，正常工作时期电流基本保持不变。但由于电流型主电路的直流侧始终有电流流过，该电流将在电感的内阻上产生较大的损耗，因此目前较少使用。 (2)根据接入电网的方式不同，可以分为两大类：并联型有源电力滤波器和串联型有源电力滤波器。并联型APF与负载并联接入电网，主要是用于电流型负载的谐波、无功和负序电流补偿。串联型APF与负载串联接入电网，主要消除电压性谐波源对系统的影响