有源电力滤波器谐波电流检测的matlab仿真研究

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1、辩艚■o机械与电子o2008年第17期有源电力滤波器谐波电流检测的MATLAB仿真研究于惠(山东大学威海分校空间科学与物理学院山东威海264209)【摘要】随着电力电子技术的迅猛发展。电力电子装置产生的谐波对公用电网产生的危害，引起了人们越来越多的关注。文章对基于瞬时无功功率理论的卜‘检测算法设计的有源电力滤波器模型进行了MATIAB仿真，并对仿真结果进行了分析。【关键词】有源电力滤波器；谐波；MATlAB；仿真Ac牡"Po霄er鄹匿terH舢硼础C哪僦Dd∞6蚰BasedonM[ATLABYhH试(sh删I蛐gUnjⅦ瞄tymW蝴谢D叩盯删0fS胆∞Sd蜘∞&nIysia

2、)【A蛔虹act】witlItlIe礴piddevelopI他nt0fpc州erelech∞ics，theharmoftlleh孤mofIic0feIectrl嘲jcde“o髑topublicpowernetworkh鹪bt，enpaid删chattenti∞．B鹪ed伽tIle‘‘al罢州thm0ftheingtaIlt卸e0邶麟K=tivcp删盱tIleory，a肿delofAPFisset叩widltlleM』‘LTLAB，andt}Ie陀gIllt80f8imIIlati∞a陀粕alyzed．【Key聊柑s】ActiveP0werFilter；h枷啪ic；MAl'L

3、AB；si舢l撕伽随着电力电子技术的迅猛发展，各种电力电子装置在电力系统、交通、工业以及家庭等众多领域中的应用越来越广泛，由此带来的谐波问题也日趋严重。特别是电力电子装置产生的谐波对公用电网产生的危害。引起了人们越来越多的关注。在最近几十年里．国内外谐波抑制和无功补偿问题的理论研究和实践应用都有了很大的进展，由最初的使用LC无源滤波器发展到现在的有源电力滤波器(ActivePdwerFilter，缩写为APF)。APF系统是一个复杂的非线性、强耦合控制系统，对它进行理论分析是比较困难的。仿真实验工作可以验证控制系统结构的正确性，加深对其控制规律的认识和理解。而且对实验装置参

4、数的选择具有一定的参考作用。因此，在设计实际装置之前有必要对控制算法的有效性以及整个系统的性能进行动态仿真。本文利用M^1'I．^B，SMUUNK中的电力系统模块SimPow唧stH瞄Bofckset对APF进行动态的仿真和分析。1．APF的工作原理APF是通过实时检测电网谐波，利用可控电力电子器件产生与之大小相等、相位相反的电流．注入电网，从而达到实时补偿谐波的目的。圈1有源电力滤波器的构成图l所示的APF的基本工作原理是：实时检测补偿对象的电压和电流，经指令电流运算电路得出补偿电流的指令信号，该信号经补偿电流发生电路放大．得出补偿电流．补偿电流与待补偿的谐波及无功电流大

5、小相等、相位相反。相互抵消，最终得到期望的电网电流。使电网电流成为与电压同相位的正弦波，从而达到抑制谐波、补偿无功的目的。例如，当需要补偿负载所产生的谐波电流时．检测出补偿对象负载电流矗的谐波分量屯，将其反极性后作为补偿电流的指令信号i：，经由补偿电流发生电路后产生补偿电流‘，与负载电流中的谐波分量也大小相等、方向相反，两者互相抵消，使电源电流t中只含基波电流分量，不含谐波电流分量，这样就达到了抑制谐波的目的。如果要求在补偿谐波的同时，补偿负载的无功电流，则在补偿电流的指令信号中增加与负载电流的基波无功分量反极性的成分即可。2．MATLAB简介动态系统仿真工具SIMUUNK

6、是运行在MAll．AB环境下，用于建模、仿真和分析动态系统的软件包，它支持连续、离散及两者混合的线性和非线性系统，具有直观、方便和灵活的特点，而且仿真过程是交互式的，可以随时改变参数，并即时观察仿真结果。其中，电力系统模76块simPowesrystm伪Bofckset提供了用于电力电子、电力传动系统建模的大部分模块，利用它可以正确建模．节省了用户的精力和时间。本章采用其构建APF系统模型，对谐波电流进行检测，并通过仿真结果分析其动态性能。3．APF谐波检测仿真模型的建立图2谐波检测仿真模型谐波检测的仿真模型如图2所示，仿真模型采用的算法是基于瞬时无功功率理论的‘一‘检测算

7、法。模型中，玩为三相交流电源电压，幅值为220v，频率为50Hz，负载为带三相整流桥的阻容负载。图中的三个Goto模块【ia】、【ib】、【ic】所表示的三相负载电流，经过三相，两相变换后，得到两相有功电流和无功电流ip、iq，再经过低通滤波器后得到有功电流和无功电流的直流分量IP、IQ，IP、IQ通过两相，三相变换后得到三相基波电流iaf、ibf、icf，基波电流iaf、ibf、id与负载电流fial、【ib】，fic】相减后得到三相谐波电流【iah】，【ibh】、fich】。对仿真模型进行仿真分析．可得图3和图