并联型有源滤波器原理及MATLAB仿真

1、并联型有源滤波器原理及MATLA仿真一、介绍随着电力电子技术的发展， 电网的谐波污染日益严重， 电能 质量严重下降。 由于电力电子装置的功率因数很低， 无功功率增 大，造成设备容量增加、设备及线损增大，而谐波可降低设备寿 命、对设备的工作造成严重的干扰、在电网中引起局部的谐振， 造成继电器保护和自动装置误动作等 1 。进而也大大降低了电 网的效率。有源电力滤波器因具有良好的谐波补偿效果而越来越 受到人们的重视。APF与传统的无源滤波器相比，具有响应速度 快、能够实现动态连续补偿的特点。 其基本原理是从补偿对象中 检测出谐波电流，由补偿装置产生一个与该谐波电流大小相等、 极性相反的补偿电流，从而

2、使电网电流不含谐波分量 2 。本文 将首先建立有源滤波器的等效模型，重点介绍谐波电流提取和 PWM脉冲产生的过程并以此为基础建立 MATLAB仿真，验证试验 效果。二、有源滤波器的结构和等效模型 本文主要针对并联型有源滤波器， 其单相等效电路图可表 示如下：其中， il=is+ic ， Zs 为电源内部等效阻抗，有源滤波器等 效为一个谐波电流源。如从控制系统的角度讲，APF又可以大致分为谐波检测模块，PWM控制模块以及主逆变器模块。 谐波电 流检测模块用来检主电路测瞬时无功电流和谐波电流并提取谐 波电流，将其检测信号作为有源滤波器的控制信号，去驱动 PWM 控制模块产生驱动脉冲去驱动主逆变器，

3、当主回路有谐波电流 时，主逆变器产生和谐波电流大小相等，方向相反的补偿电流， 从而抵消谐波电流。 因此从本质上说， 传统的滤波技术都是防范 性的，被动性的，有什么干扰源尽量去滤除干扰，而有源滤波技 术则是主动性的， 针对各种干扰信号， 设法产生与之相反的信号， 达到恢复信号本来面目的目的， 这正是有源滤波器技术优越性的 体现。本文仿真的电流检测部分使用 ip-iq法，而PWM控制模块 使用三角载波控制方法， 因此下面将重点介绍三角载波控制方法 的原理。三、有源电力滤波器的模块设计3.1 三角载波控制原理及脉冲发生模块设计 有源滤波器输出的补偿电流与参考电流的误差经过比例积 分处理后与三角载波进

4、行比较，产生相应的PWM脉冲。比例积分的系数kp与ki决定了三角载波控制方法的暂态与相应稳态误差 5 。根据经验确定比例积分系数的公式如下：KM =（ 1）k"=曲 k"（ 2）其中，L+LO为有源滤波器逆变侧往系统侧看到的等效电感， w为三角载波的频率，而三角载波的峰值为1V, U为逆变器直流侧电压。3.2 系统仿真模型的设计利用设计好的各个模块及 MATLA其他功能模块，选择典型 的三相三线制接线方法，建立系统总体仿真图如图 2所示， APF 主电路和负载并联接入电网。 其中 subsystem 为 ip-iq 检测法的 封装，而 subsystem1 为三角载波控制的封装。四、仿真结果相负载电流如图 3，补偿后的电流波形如图 4 所示。五、结论 通过对有源滤波器仿真模型的建立，对网侧电流进行了补 偿，综合结果，达到了较好的效果。值得注意的是，对于 ip-iq 检测方法，由于没有使用含有谐波成分的三相电压 ea， eb， ec 参与