基于MATLAB的广义有源电力滤波器的仿真.doc

基于MATLAB的并联型有源电力滤波器的仿真 黄飚 （湖南新邵电力局, 新邵422900） 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 Simulation on shunt active power filter based on MATLAB Huang Biao （Xinshao Electric Power Supply Bureau, Xinshao 422900) Abstract: Active Power Filter (APF) technology is one of the important ways to realize harmonic wave compensation of electrical network and improve the quality of power supply.The SimPower Blocket of SIMULINK includes all aspects of modeling and simulation in power system. In this paper, the equipment on APF is built into models and simulated by the SimPower Blockset. With this method, the working process of APF and the correlative wave forms can be displayed exactly and in intuition, and it proves these theories successfully. Key words: active power filter, harmonics, simulation 引言 解决电力系统谐波干扰的一个有效方法是使用有源电力滤波器。其中有源电力滤波器(APF) 是应用较广的一种主动式谐波电流补偿装置。 本文重点研究三相四线制并联电压型有源电力滤波器。有源电力滤波器的两大关键技术是谐波与无功电流的检测和补偿电流控制。实时、准确地检测出电网中瞬态变化的谐波与无功电流是有源电力滤波器进行精确补偿的前提。补偿电流的控制方法是实现有源电力滤波器功能的核心环节，它负责控制有源电力滤波器产生预期的补偿电流。 本文简要介绍了有源电力滤波器的工作原理。文中用基于瞬时无功功率理论的、适用于电网电压有畸变的ip-iq法[1]对谐波电流进行检测，用滞环电流控制方法控制补偿电流的产生。最后，为了验证检测和控制方法的正确性，本文用MATLAB/SIMULINK下的电力系统模块SimPowerSystems Blockset对整个三相四线制并联型有源电力滤波器系统进行了仿真研究。 2、APF的基本工作原理 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，并可克服LC滤波器等传统的谐波抑制和无功补偿方法的缺点[2,3]。图1所示为并联型有源电力滤波器的原理图。 图1、并联型有源电力滤波器原理图 有源电力滤波器的工作原理是，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，补偿电流与负载电流中要补偿的谐波及无功电流相抵消，最终得到所期望的电源电流。 APF的谐波检测方法 准确、实时地检测出电网中瞬态变化的畸变电流是APF进行精确补偿的关键。谐波电流检测方法主要有以下几种[2]:模拟带通滤波器( 或陷波器) 检测法、基于频域分析的快速傅里叶变换FFT( Fast Fourier Transformation) 检测法、基于现代控制理论的检测法、瞬时波形比较法、自适应检测法和基于瞬时无功功率理论的检测法。其中,基于瞬时无功功率理论的ip-iq法不仅适用于三相不对称公用电网, 而且对电网电压畸变也有效，具有较好的实时性, 在三相电路中得到了广泛的应用。本文选用ip-iq[1]法对系统的谐波和无功电流进行检测。 2.2 APF补偿电流控制方法 滞环电流控制方法(Hysteresis Current Control, HCC)是目前应用非常广泛的一种非线性闭环电流控制方法。它利用滞环比较器形成一个以0为中心、H和