1绪论
1.1研究背景与意义
电能是当今世界必不可少的一种能源，似大部分的负载如各种交直流电机、整流装置、冶炼炉等，尤其是近年来大量使用的非线性负载和电力电子设备，给电网带来严重的谐波污染问题。电力谐波不仅对各种用电设备造成危害，影响设备安全运行，而且对电力系统的安全、稳定和经济运行造成极大威胁。有源电力滤波器谐波抑制效果较好，是谐波治理领域发展迅速、潜力较大的一种设备，高可靠性、高效率和更优的补偿性能的有源电力滤波器成为研究的热点。
1.1.1电力谐波的产生
电力系统中具有非线性电气特性的负载均产生谐波，成为电力谐波源。非线性负载不仅从电力系统吸收基波能量，而且会同时将部分基波能量转换为谐波能量，返回电力系统，引发谐波污染，造成彳贝靑。谐波源按非线性特性不同主要分为以下几种类型：
(1)以电弧为工作介质的设备：如交流弧辉机、电弧炉和气体放电灯等燃弧设备，这类设备中电弧的燃烧过程为非线性，导致电流不规则的波动，带来大量的电流谐波，同时引起电压畸变、波动和闪变。
(2)各种交直流电力变换设备：如整流装置、逆变器、晶闸管调压器及可控幵关设备等，这些设备只在正弦交流电周期中的某些时段从电网吸收能量，因此产生非正弦电流，同时也会导致电压的非正弦畸变。
(3)各种铁心设备：电动机、变压器、电抗器等设备的铁心磁饱和特性为非线性，导致电流畸变，产生谐波。
(4) 日常生活设备：各类灯具如节能灯等；各种家用电器如微波炉、电磁炉、电视机、计算机、变频空调等；办分自动化设备；各类电源如各种便携式设备的开关电源充电器等。这些日常生活电器设备虽然单一设备的功率较小，产生谐波电流亦较小，似数量大其产牛.的总谐波不可忽视。随着科技的发展，大量的电力电子装置被应用到工农业牛产和日常生活中，它们产生的谐波己经成为电力系统谐波的主要来源。电力电子装置虽然可以有效的提高能量利用效率，似同时造成了很严重的谐波危害，需要加强治现与防范。
1.1.2电力谐波的抑制
早在二十世纪五六十年代一些研究者就发现了谐波污染对电力系统的不良影响，尤其是二十世纪七十年代以来，电力电子技术飞速发展带来的谐波问题日益严峻。世界各国和各国际学术组织都对谐波问题予以充分关注，制定了很多限制电力系统谐波和用户设备谐波的技术标准。国际电工委员会根据最新的研究成果不断的改进和提高电能质量标准，冃前最新的是国际电工委员会在2000年前后发布的IEC-61000系列标准，对于电压总谐波畸变率、各次谐波电压含有率及各次谐波电流的限值做出了规定世界上各国也都相应的颁布有相似的电能质量和谐波限值国家校准，我国关于谐波方面的电能质量国家标准是GB/T24337-2009(电能质量-公用电网问谐波标准中对电网谐波电压和电流限值提出了强制要求。减少或消除电力谐波的方法主要有两种：一是改造产生谐波的设答，如增加整流装置的相数（采用脉波整流）、釆用多重化技术、应用新型PWM整流技术和设备内加装有源功率因数校正电路等方法来减少电力电子装置电网输送的谐波；二是装设滤波装置来抑制谐波。设备改造的方法只话用于部分特定的谐波源，并且对于已投产的设备重新改造闲难较大；装设滤波装置的方法对于各种谐波源都活用。因此实际应用中，应该多方面考虑，综合应用这两种方法。
2并联型有源电力滤波器原理
有源电力滤波器只是作为-大类装置的总称，实际上为活应不同的应用场合和用户要求，有源电力滤波器又有很多种细分类型。根据主电路中直流侧储能元件不同可以分为电感储能型有源电力滤波器（电流源型有源电力滤波器）和电容储能型有源电力滤波器（电压源型有源电力滤波器）；根据接入电网的方式不同可以分为并联型有源电力滤波器、中联型有源电力滤器和统一电能质量调节器；根据电源接线方式的不同，可以分为三相三线制电源电力滤波器，三相四线制有源电力滤波器和单相有源电力滤波器。实际上，无论是何种类型的有源电力滤波器其基本的工作原理与它们所依赖的理论基础都是基本相同的。本章将以应用的三相三线制并联型有源电力滤波器为例，分析有源电力滤波器的基木工作原现以及研究设计中常用的基础理论算法。
2.1三相三线制并联型有源电力滤波器整体结构
并联型有源电力滤波器（Shunt Active Power Filter简称SAPF)主要用于补偿电流谐波和系统无功。接入SAPF后负载吸收的谐波和无功电流分量4-:要由其提供，负载不从电网侧吸取谐波和无功电流，使电网侧输出的电流为标准正弦波，达到净化电网的冃的。SAPF实质是逆变器构成谐波电流源，为负载提供所需的谐波和无功电流。图2.1为三相三线制并联型有源电力滤波器系统基本的构成原现图。
3新型谐波电流检测与无静差控制策略........ 21
3.1引言........ 21
3.2谐波电流检测与控制算法....... 22
3.3中.次诺波电流检测静差控制力........ 26
3.3.1谐波旋转变换数学投艰........ 26
3.3.2 谐波电流检测兑法........ 28
3.3.3 谐波电流控制策略........ 29
3.3.4中次谐波电流检左控制........ 30
3.4 中.次谐波电流无静肩控制分析........ 32
3.5多种频率谐波电流无静差控制分析........ 33
3.6多种频率谐波电流检测 ........34
3.6.1多种频率谐波电流检测兑法........ 34
3.6.2多种频率谐波电流控制........ 35
3.6.3多种频书谐波电流无静........ 36
3.7 新钯拧制策略的改进........ 38
3.7.1改进帮谐波电流检测........ 39
3.7.2改进增兑法分析........ 40
3.8新型控制策略 ........42
3.9 本章小结........ 44
结论
本文详细探讨了有源电力滤波器的工作原理，分析了电路设汁、常用的谐波电流检测方法、中.要的电流跟踪控制算法和直流侧电压控制方式。对现有的谐波电流检测与控制算法优缺点分析，并提出了一种新型的谐波电流检测与控制策略，用现论和仿真分析证明了所提控制策略用于有源电力滤波器谐波电流检测与控制的有效性。同时设计完成了一台APF样机，实验检测传统控制算法和本文新型谐波电流检测与控制算法的性能，验证了新型控制策略应用于APF具有明显优势。全文卞要工作总结如下：
(1)有源电力滤波器工作原理和主要谐波检测与控制算法的总结与分析。
(2)提出一种新型谐波电流检测与控制策略，应用有源电力滤波器谐波电流检测与无静差控制，通过现论和仿真分析验正了该策略的有效件，给出了应用新型拧制策略对单次谐波电流和多种频率谐波电流检测与控制的实现算法，实验结果证明新型控制策略具有极佳的控制效果。
(3)针对所提新型控制策略计算量稍大的问题进行了计算的优化和结构给出了一种改迸型的控制算法，押论分析、仿和样机实验结果证叨改进型的控制。
(4)完成一台三相三线制有源电力滤波器实验样机的硬件、软件设计和调试，样机实验过程中工作稳定可靠，实验结果衣明样机的硬件、软件设计是成功的。
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