并联混合型有源电力滤波器的研究

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三相三线制并联型有源电力滤波器的设计与研究..

湘潭大学《电力电子》课程设计报告题目：三相并联型有源电力滤波器的设计学院：信息工程学院班级：11级自动化二班******学号：**********指导教师：***完成日期：2014 年07月02日摘要随着现代工业技术的发展，电力系统中非线性负荷大量增加。

各种非线性和时性电子装置大规模地应用，造成电能质量恶化。

电力有源滤波器以其优越的补偿性能，已成为电力电子技术领域的研究热点之一。

而其中并联型有源电力滤波器过去和将来都将占据重要地位。

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。

为了验证所提出的检测方法和控制方法的正确性，本论文用MATLAB2010b/SIMULNIK进行了仿真研究。

仿真结果表明本文所设计的滤波器可以很好的滤除谐波，完成抑制谐波的作用。

关键词:有源电力滤波器;谐波与无功电流检测:补偿电流控制;三角波比较和滞环控制；仿真第一章谐波概述1.1谐波产生的原因：电网中的谐波主要是由各种大量电力和用电变流设备以及其它非线性负载产生。

当正弦基波电压(当电源阻抗为零阻抗时)施加于非线性负荷时，负荷吸收的电流与施加的电压波形不同，畸变的电流影响电流回路中的配电设施。

系统中的主要谐波源可分为两大类:①含半导体非线性元件的谐波源；②含电弧和铁磁非线性设备的谐波源。

所有这些都使得电力系统的电压、电流波形发生畸变，从而产生高次谐波。

1.2谐波对电网的危害理想的公用电网所提供的电压应该是单一而固定的频率以及规定的电压幅值。

谐波电流和谐波电压的出现，对电力系统的环境造成污染，影响系统的电气环境。

谐波污染对电力设备的危害是严重的，近三四十年来，各种电力电子装置的迅速普及使得公用电网的谐波污染日趋严重，谐波危害加重。

综合来说，谐波对电网及其它系统的影响大致有以下几种：1)谐波使公用电网中的元件产生了附加的谐波损耗，降低了发电、输电及用电设备的效率，大量的3次谐波流过中性线时会使线路过热甚至发生火灾。

并联混合有源电力滤波器的关键技术研究

ｐａｅｖｈｇｏｒｅＰＭｎｅｔｒｃｎｅｔｄｉｅｅ．ｏａｅｈｒｄｔｎｌｐｒｌｌａｔｅｐｗｒｆｔｒ，ｅｐｓｉｅｈｓｏａｅｓｕｃＷｉｖｒｅｏｎｃｅｎｓｒｓＣｍｐｒｄｔｔｅｔａｉｏａａａｌｃｉｏｅｌｓｔａｓｖｉｏｉｅｖｉｅｈ
有源滤波器相比，有源滤波器的容量可大大降低。通过数字控制对三相电网电流矢量在ｄｑ坐标系下进行投影变．
换，实现谐波和无功电流的精确提取与控制。对２ＶＨＰ０ｋＡＰＡＦ的仿真分析和实验结果均证明所提方法能提高无源
滤波器效能，降低有源部分容量和改善整个滤波装置的滤波性能，性价比高且实用性强。关键词：有源电力滤波器；逆变器；谐波检测；功率转换
（．江大学，江杭州１浙浙３０２；．歇根州立大学，东兰辛１０７２密４８４１２）８２ — ２６
摘要：提出并实现了一种新型的并联混合有源电力滤波器（ＨＰ）ＰＡＦ结构及其控制策略．即在一个低容量三相ＡＦ的Ｐ
逆变器交流输出侧串接Ｌ串联谐振无源滤波器。Ｌ的存在大大降低了逆变器所承受的基波电压，传统并联Ｃ７次Ｃ与
ｈｓａｔｒｅ—ｈｓｉｇｅｔｎｄｓｒｓｒｓｎｎｅＬｌｒｏｅｓｖｎｈｈｒｎｃｆｑｅｃｎｗｖｌｇａｉｇｔｒｅ・ａｈｅ－ａｅｓｎｌ－ｅｅｉｅｏａｃＣｆｔｒｈｅｅｔａｍｏｉｅｕｎｙａｄａｌｏｔｅｒｔｅ・ｐｕｅｉｅｆｔｒｏａｎｈ

并联混合型有源电力滤波器的设计与应用研究

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中的谐波分量大小相等、方向相反，因而两者相互抵消，使得电源电流中只含基波、不含谐波，从而达到抑
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２０１３年８月
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关键词：有源电力滤波器；滞环比较控制；谐波检测；控制方法；ＭＡＴＬＡＢ
中图分类号：ＴＮ７１３
文献标识码：Ａ
文章编号：１６７４ — １１６１（２０１３）０８ — ００４９ — ０３
结合在一起，其具体结构如图１所示。目前应用的有源电力滤波器多种多样．但总的来说，都是由谐波检测环节、控制系统和主电路３个主要的部分构成。当需要补偿负载所产生的谐波电流时．有源电力滤波器检测出补偿对象负载电流中的谐波成分，将其反极性后作为补偿电流的指令信号，这
并联混合型有源电力滤波器的设计与应用研究
郭健，蔡云财
（沈阳优力机电设备有限公司，沈阳１１００３５）
摘要：分析并联混合型有源电力滤波系统的基本组成及工作原理，阐述对谐波检测及其产生补偿电流的控制方法．利用ＭＡＴＬＡＢ软件建立仿真模型。试验结果表明，该设计对负载谐波源有良好的抑制作用。

混合型有源电力滤波器的设计及研究的开题报告

混合型有源电力滤波器的设计及研究的开题报告标题：混合型有源电力滤波器的设计及研究摘要：本研究旨在设计一种高性能的混合型有源电力滤波器，并对其进行研究。

通过对传统的电力滤波器进行改进，引入有源元件，达到更为准确和有效的滤波效果。

本文将从理论和实验两个方面出发，分别探讨电力滤波器的设计和优化及其在实际应用中的表现。

通过对不同类型信号的滤波，验证该有源电力滤波器的有效性，以及在不同负载情况下的稳定性。

关键词：混合型有源电力滤波器；滤波效果；稳定性；传统电力滤波器背景：电力滤波器作为电力电子设备中的关键元件，主要用于对电力负载中杂波和谐波进行滤波，以防止对电网和其他电力设备的干扰。

传统电力滤波器使用被动元件，如电感和电容，来实现滤波功能。

但由于其固有的设计缺陷，无法应对复杂的电力负载，同时难以实现高精度的滤波效果。

有源电力滤波器则是一种通过引入有源元件，例如功率放大器，从而优化和提升滤波效果的电力滤波器。

研究目的：本研究旨在设计一种高性能的混合型有源电力滤波器，并通过理论和实验探究其性能和稳定性，并与传统电力滤波器进行对比研究。

研究方法：本文将从三个方面开展研究：混合型有源电力滤波器的设计和优化、滤波效果的理论分析和仿真验证、以及在实际应用中的表现研究。

利用MATLAB等相关软件，对混合型有源电力滤波器的电路组成和参数进行模拟和分析，通过设计电路原理图和PCB电路板，完成滤波器的实际制作。

同时，在实验室和现场测试滤波器的性能和稳定性，以及与传统电力滤波器的对比研究，评估其在不同应用场景下的适应性。

预期结果：通过本研究，预计可以设计出一种性能稳定、滤波效果优良的混合型有源电力滤波器，解决传统电力滤波器存在的一系列问题，具有广泛的应用潜力。

同时，在具体实验和应用过程中，可以验证其在不同负载情况下的稳定性和滤波效果，对于电力负载滤波相关领域的研究和开发也将具有一定的参考和借鉴价值。

一种新颖的并联混合有源电力滤波器设计研究

国内外有许多学者对其进行研究。图１示是本文研究的一如所种电容注入式的并联混合型有源电力滤波器电路结构图。
ｉ，ＷＭ直流侧电容电压为Ｕ，Ｐ交流测电感为Ｌ则有：，
ｉ＋＋＝ｉｉ０。（１）
方程：ＬＬＬ＝。ＫＵ ”＋－ｂｕＵ＋：ｕ ”＋（３）（４）（５）
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（２）
补偿电流ｉ是由主电路中直流侧电容电压与交流侧电源电压的差值作用于电感上产生的，主电路的工作情况由主电路中六个开关器件的通断组合决定。将特定的开关组合所对应的工作情况称为工作模式，可得下列描述主电路工作情况的微分
对于三相桥整流电路这样的谐波源，Ｃ滤波器典型的组成包Ｌ括５、次及高通滤波器，时包括１次甚至１次滤波器。次７有１３这样可以通过无源滤波器将谐波源产生的谐波大量滤除，有而源滤波器只需补偿ＬＣ滤波器未能补偿的谐波，样一个混合这
并联混合型有源电力滤波器是一种补偿电流型谐波负载
并联混合型有源电力滤波器中，除了无源部分以外，有还很重要的部分就是有源部分。下面就对本文研究的有源部分进行分析。为了分析清楚混合型的拓扑，先对最常见的三相三线制并联型有源电力滤波器进行分析。

混合型有源滤波器研究[论文]

混合型有源滤波器的研究【摘要】随着电力电子技术的不断进步以及大功率可关断器件的高速发展,有源电力滤波器(active power filter,apf)在抑制电网中的谐波、补偿供电系统的无功功率等方面得到广泛应用。

本文对混合型有源进行了研究,提出了一种适合工程中应用的大功率混合型有源滤波器,并对该滤波器的参数进行了设计。

【关键词】 apf拓扑结构逆变器1 前言有源滤波器已经被许多国家广泛应用到供电系统中,该类滤波器不但能够对用户自身谐波进行补偿还能够提高整个供电系统的服务质量。

随着研究的深入与需求的提高,有源滤波器正向着谐波补偿次数更高、单机容量更大方向发展以满足日益夸大的供电系统。

目前,制约有源滤波器发展的技术瓶颈主要是开关器件容量低和成本较高,为了克服这两个难题,可以采用有源滤波器和lc无源滤波器结合使用,构成混合型大功率电力滤波器(high-capacity hybrid active power filter)。

在混合型有源滤波器中,可以把谐波补偿的主要任务交给lc无源滤波器完成,同时又兼顾了开关频率高的特点,从而克服开关器件容量低、成本高的特点,平衡了开关频率和容量的矛盾。

本文对混合型有源滤波器的基本原理和拓扑结构进行了研究,提出了一种新型的混合型有源滤波器,仿真实验证明所设计滤波器的谐波补偿效果较好。

2 有源滤波器及其拓扑结构2.1 有源滤波器基本原理以并联型有源滤波器为例对其基本原理介绍。

有源滤波器包括两大部分:指令电流运算电路和补偿电流发生电路,其中补偿电流发生电路又由电流跟踪控制电路、驱动电路和主电路三部分组成。

指令电流运算电路的主要作用是对补偿对象中的谐波和无功电流分量进行检测,得到补偿指令信号,为后续的补偿做准备,补偿电流发生电路根据指令电流运算电路检测得到补偿指令进行电流补偿操作,使得补偿电流和负载中产生的谐波和无功相抵消。

通常选择pwm变流器作为图中的主电路,在补偿电流时作为逆变器使用。

并联混合型有源滤波器研究与分析

摘要：随着电力电子技术广泛的应用在生产和生活中，致使电力系统谐波污染问题日益严重。无源滤波器虽然成本低，但是不能较好的治理谐波，有源滤波器虽然滤波效果较佳，但是成本过高，不利于推广，将有源滤波器和无源滤波器并联而成的混合型有源滤波器可克服单独使用无源和有源滤波器的缺点。基于此，分析了并联混合型有源滤波器的拓扑结构、等效电路与控制方式，最后通过实验验证了并联混合型有源滤波器的优越性。关键词：谐波；混合型滤波器；实验
《电气开关》（２０１３．Ｎｏ．１）
５９
文章编号：１００４—２８９Ｘ（２０１３）０１ — ００５９— ０４
并联混合型有源滤波器研究与分析
黄政伟
（湖南省汇粹电力科技有限公司，湖南长沙４１０００７）
（ＨｕｎａｎＨｕｉｃｕｉＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１０００７，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｌｏｎｇｗｉｔｈｔｈｅｐｏｗｅｒｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎａｎｄｌｉｆｅ，ｈａｒｍｏｎｉｃｐｏｌｌｕｔｉｏｎｐｒｏｂ．
电力系统安全、稳定、经济运行构成了潜在威胁，给周

单调谐并联混合有源电力滤波器控制策略研究

ｍｏｉｕｒｎｎｃｃｒｅｔ￣ｅｂｃｒｒｐｓｄｔｅｌｔｈｏｏｅｓｔｎｐｅｉｉｎｏｅｓｇｅｔｎｄｐｒｄａｋａｅｐｏｏｅｏｄａｈｔｅｌｗｃｍｐｎａｉｒｃｓｏｆｈｉｌ・ｅａ・ｗｉｏｔｎ・ｕ－
（．ｏｌｅｏｌｔｃｌｎｉｅｒｇＺｅｉｇＵｉｒｉ，ａｇｈｕ３０２，Ｃｉａ１ＣｌｇｆｅｒａＥｇｅｎ，ｈｊｎｎｖｓｙＨｎｚｏ０７ｈｎ；ｅＥｃｉｎｉａｅｔ１
２ＤｐｒｅｔｆｌｃｉｌｎｉｅｒｇａｄＣｍｐｔｒｃｅｃ，Ｕｉｒｔｏｅｎｓｅ，Ｋｏｖｌ７１，Ｓ）．ｅａｍｎｅｔｃｇｅｎｎｏｕｅｉｎｅｎｖｓｙｆｎｅｓｅｎｘｉｅ９６ＵＡｔｏＥｒａＥｎｉＳｅｉＴｌ３
关键词：并联混合有源电力滤波器；偿精确度；电流环；电压环；双闭环控制；流侧电压控制补直
中图分类号：Ｍ４４Ｔ６文献标志码：Ａ文章编号：０７４９２１）４０６一８１０ — ４Ｘ（０２ｏ — ０４Ｏ
ｑｒｅｙｈｇｔａｙｓａｅｃｍｐｎａｉｎｐｒｃｓｏｓｗｅｌａａｔｄｎｍｉｅｐｎｅｕｌｏｒｄｅｔｕｉｅｖｒｉｈｓｅｄ－ｔｔｏｅｓｔｏｅｉｉｎａｌｓｆｓｙａｃｒｓｏｓｓｂｔａｓｅｕｃｈｅ

并联型有源电力滤波器输出LCL滤波器研究

ｉｔｃｉｇａｈｕｐｕｔｒｏｆｓｎｃｉｐｆｌｒａｔｎｓｔｅｏｔｔｆｌｅｈｕｔａｔｏｗｅｌｅｏｄｔｋｈａｅｏｅＬ・ｌｒｆｒｃｎｉｅｉｇｂｔａｎｏｏｆｅ－ｅｉｖｅｒｆｔｒｃｕｌａｅｔｅｐｌｃｆｔ－ｔｏｏｓｄｒｎｏｈｇｉｆｌｗｒ・ｉｈｉｆｅ
０引言
随着现代工业技术的发展，人量的电力电子装置中采用了大功率开关器件，使电力电子装置实现
ｌ
滤波器的分析
带￡滤波器的并联型有源电力滤波器（Ｐ）ＡＦ的
系统结构图如图１示。其中，是网侧电压，是所
ＲｅｅｒｈｏＣ — ｌｅｎＳｓａｃｆＬＦｉｔｒｉｈｕｎｔｖｅＰｏｒＦｉｔｒｔＡｃｉｗｅｌｅ
ＺＨＥＮＧ — ｉ，ＤａｘｎｇＨＵｉｇｏＪｎ－ａ
（ｏｌｅｆｌｃｒａｎｉｅｒｎｎＡｔｍａｉｎＦｚｏｎｖｒｉ，ｕｈｕ３００，ｈｎ）ＣｌｇＥｅｔｃｌｇｎｅｉｇａｄｕｏｔ，ｕｈｕＵｉｓｔＦｚｏ５１８ＣｉａｅｏｉＥｏｅｙ
了高频化和小型化，但随之而来的是高次谐波的产
生，对电网造成的污染。现在采用的比较流行的补偿谐波的装置是并联型有源电力滤波器（ＡＦＩ２ＳＰ）１１。现阶段的ＳＰ的输出一般来说采用单电感滤波ＡＦ
器。单电感滤波器结构简单，但是不能够很好地滤除开关谐波Ｍ，需要较高的开关频率才能有效地滤除开关谐波，获得良好的动态性能。往往为了获

并联混合有源电力滤波器拓扑比较研究

８年１月
电力电子技术
ＰｗｅｌｃｒｎｃｏｒＥｅｔｉｓｏ
Ｖｏ．２，Ｎｏ１１４．
Ｊｎａｙ，０ａｕｒ２０８
并联混合有源电力滤波器拓扑比较研究
孙
（．１池州学院，安徽池州
ｈｒｎｃｃａａｔｒｔ．０ｋａｍｏｉｈｒｃｅｓｉＡ２ＶＡａｄｒｒｔｔｐｆｔｅｔｐｌｇＩｗｓｄｓｎｄｔｅｆｈｒｐｓｄｍａｅｔａｉｃｈｒｗａｅｐｏｙｅｏｈｏｏｙＩａｅｉｅｏｖｒｙｔｅｐｏｅｔｍａｉｌｏｏ１ｇｉｏｈｃｍｏｅｎｔｏ．ｅｔｐｌｇＩａｎｅｅａｐｌｇｅｓｉａｏｆａｐｉａｉｎｄｅｔｓｇｏｏｔｅｆｒａｃ．ｄｌａｄｍｅｈｄＴｏｏｏｙＩｍｏｇｓｖｒｌｏｏｏｉｓｉｎｆｖｒｐｌｔｕｏｉｏｄｃｓｐｒｍｎｅｈＩｔｏｃｏｔｏ
１引言近年来．抑制电网中的谐波和进行无功功率补偿已成为研究的热点。单独装设无源滤波器（Ｆ或Ｐ）有源电力滤波器（Ｐ）带来诸多缺陷。将传统的ＡＦ会
ＰＦ和ＡＦ结合起来．Ｐ取长补短．组成混合有源电力滤波器，当前ＡＰ是Ｆ研究领域的一个重要方向。混合滤波器有串联型和并联型两种基本联结方式．都只适用一定的范围．而对并联型混合滤波器（ＨＰ）的研究相对较多。在此就典型的４种ＰＡＦ

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ｉｌｆｔｅｒｂａｓｅｄｏｎｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓｒｅａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｔｈｅｏｒｙｈａｓｇｏｏｄｄｙｎａｍｉｃｔｒａｃｋｉｎｇｐｅｆｏｒｒｍａｎｃｅ，ａｎｄｃａｎｄｅｔｅｃｔｈｅｔｈａｒｍｏｎｉｃｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙａｎｄｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｔｈｅｈａｒｍｏｎｉｃｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ，ｗｈｉｃｈ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｈｕｎｔｈｙｂｉｒｄａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｉｆｌｔｅｒ（ＡＰＦ）ｃｏｍｐｏｕｎｄｓｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｉｒｓｔｉｃｓｏｆａｃｔｉｖｅ
ＨＵＨｕｉｈｕｉ，ＷＡＮＧＬｕｙａｎｇ，ＳＨＥＮＸｉａｎｊｉｅ，ＷＡＮＧＨｅｘｉｎｇ，ＺＨＮＧＡＨａｏ。
（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈａｎｇｈａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
浩
２０００７２）
２０００９０；２．国网上海市电力公司市ｔ供电公司，上海
摘
要：采用基于瞬时无功功率理论的ｉｐ－ｉ谐波电流检测法，建立了并联混合型有源电力滤波器的仿真模
型，并通过Ｍａｔｌａｂ软件对负载发生突变的情况进行了仿真研究．仿真结果表明，依据瞬时无功功率理论的混合型有源电力滤波器具有较好的动态跟踪性能，可有效检测出谐波并补偿谐波，完成对谐波的抑制．
ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｐａｓｓｉｖｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｔｈｅｈａｒｍｏｎｉｃｃｕｒｒｅｎｔｄｅｔｅｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆｉｐ－ｉ４ｂａｓｅｄｏｎｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓｒｅａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｔｈｅｏｒｙｉｓｓｔｕｄｉｅｄ，ａｎｄｈｅｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｓｏｆｓｈｕｎｔｈｙｂｉｄｒａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｉｌｆｔｅｒａｒｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｂｙｍａｔｌａｂｓｈｏｗｔｈａｔｓｈｕｎｔｈｙｂｉｄｒａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒ
ｆｏＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００９０，Ｃｈｉｎａ；
２．ＳｈｉｂｅｉＰｏｗｅｒＳｕｐｐｌｙＣｏｍｐａｎｙ，ＳｔａｔｅＧｒｉｄＳｈａｎｇｈａｉＥｌｅｃｔｒｃｉＰｏｗｅｒＣｏｍｐａｎｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００７２，Ｃｈｉｎａ）
ｃｏｍｐｌｅｔｅｔｈｅｒｏｌｅｏｆｈａｒｍｏｎｉｃｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈａｒｍｏｎｉｃ；ａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｉｌｆｔｅｒ；Ｍａｔｌａｂｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
第３１卷第３期
２０报
Ｖｏ１．３１．Ｎｏ．３
Ｊｕｎ．２０１５
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｈａｎｇｈａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒ
关键词：谐波；有源电力滤波器；Ｍａｃｌａｂ仿真
中图分类号：ＴＮ７１３．８；ＴＭ７６文献标志码：Ａ文章编号：１００６— ４７２９（２０１５）０３— ０２５１— ０４
ＲｅｓｅａｒｃｈｏｆＳｈｕｎｔＨｙｂｒｉｄＡｃｔｉｖｅＰｏｗｅｒＦｉｌｔｅｒ
ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６— ４７２９．２０１５．０３．０１２
并联混合型有源电力滤波器的研究
胡慧慧，王鲁杨，沈贤杰，王禾兴，张
（１．上海电力学院电气工程学院，上海