并联型有源电力滤波器(APF)原理简介及仿真验证
APF有源电力滤波器 简介
APF（active power filter）有源电力滤波器谐波电力系统中的电流电压非正弦波形都可以被分解为一个频率与其相等的正弦波形和若干频率为其频率的整数倍的正弦波。
频率与原波形相等的部分被称为基波，而频率为原波形整数倍的部分被称为谐波，频率的被数就是谐波次数。
电力系统中的谐波绝大多数是奇次谐波。
谐波的危害‐典型1对变压器☆谐波电流将会使变压器铜损和磁滞损耗增加☆谐波电压将会使变压器铁损增加☆使变压器机械噪声提高且产生额外的温升☆谐波电压以正比于其峰值电压的形式增强了绝缘介质的电场强度降低设备使用寿命☆零序谐波电流会在三角形接法的变压器绕组内产生环流，使绕组电流过流对电力电缆☆谐波电流会使导体过载、导致过热、发生绝缘破坏而烧毀☆谐波电压以正比于其峰值电压的形式增强了绝缘介质的电场强度降低设备使用寿命☆对高频率谐波电流，电缆呈现集肤效应( Skin effect ) , 使额定载流量减少☆零序（3的倍数次）谐波电流会导致三相四线系统的中线过载、损坏谐波的危害‐典型2对电机☆因谐波电压与谐波电流产生额外的铁损与铜损, 进而影响转动电机的机械效率☆产生脉动转矩致使电动机振动加剧，影响电机寿命和输出转矩的稳定性☆谐波电压以正比于其峰值电压的形式增强了绝缘介质的电场强度，降低电机使用寿命系统谐振☆引起系统谐振导致，电容器组、电抗器阻及相关用电设备，因过电流或过电压而损坏或无法投入运行谐波的危害‐典型3对生产设备☆改变保护继电器的动作特性引起误动作、造成继电保护等自动装置工作紊乱；☆谐波延缓电弧熄灭，影响断路器的分断容量；☆使计量仪表特别是感应式电能表产生计量误差；☆干扰邻近的电力电子设备、工业控制设备，影响设备的正常运行。
对通讯、网络☆因电力线中的谐波电流或谐波电压会产生感应电磁场，将影响邻近信号线的传输品质☆干扰邻近的计算机系统的正常工作，导致重启或死机谐波的治理‐无源滤波器无源滤波器，又称LC滤波器，是利用电感、电容和电阻的组合设计构成的滤波电路，可滤除某一次或多次谐波，最普通易于采用的无源滤波器结构是将电感与电容串联，可对主要次谐波（3、5、7）构成低阻抗旁路；单调谐滤波器、双调谐滤波器、高通滤波器都属于无源滤波器。
基于MATLAB的有源滤波器的设计与仿真
基于MATLAB的有源滤波器的设计与仿真对并联型有源电力滤波器的控制方法进行研究，应用MATLAB软件建立了仿真模型，利用SimPower工具箱谐波电流检测方法进行建模和仿真。
在simulink 环境下，对提出的定时比较控制方法和并联型APF抑制谐波效果进行了仿真实验。
标签：MATLAB；有源电力滤波器；仿真近年来，电力电子技术发展的越来越快，其发展的重大障碍是电力电子装置的谐波污染问题。
目前在主要采用被动型谐波抑制方案来抑制谐波，本文对并联型有源电力滤波器进行研究，应用MATLAB软件建立了仿真模型。
1 有源电力滤波器(APF)有源电力滤波器一般可分为：并联型APF、串联型APF和串并联混合型APF,其一般由检测回路，控制回路和主电路构成，理论上讲，有源滤波器可以对任意谐波电流进行补偿，并联有源滤波器其与系统相并联，可等效为一受控电流源，通过适当控制APF可产生与负载谐波大小相等、方向相反的谐波电流，从而将电源侧电流补偿为正弦波[1]。
2 并联有源滤波器2.1 谐波电流检测原理及仿真模型设立谐波电流检测利用ip、iq运算方式，该方法用一锁相环和一正、余弦发生电路得到与电源电压同相位的正弦信号sin wt和对应的余弦信号-cos wt，这两个信号与ia、ib、ic一起计算出有功分量电流ip和iq无功分量电流，经低通滤波器LPF滤波得出ip、iq的直流分量ip、iq对应于三相电流中的基波正序分量，再经过2/3 变换，得到三相电流基波正序分量[2]。
负载电流发生模块source，三项/两项变换模块C32，运算模块C，两项/三项变换模块C23以及低通滤波器构成了其主要的仿真模型[3]，其中各模块所需元件可在simulink模块库中找到，比如交流电源，电压、电流测量模块，RLC 串联电路，电感元件，三相桥式整流器。
图1 ip、iq运算方式检测谐波电流的整体仿真模型2.2 三项并联型有源电力滤波器仿真图2 三项并联型有源电力滤波器仿真2.3 仿真结果谐波检测电路采用基于瞬时无功功率理论的ip、iq检测法的工作原理，使用MATLAB中SIMULIINK仿真模块。
安科瑞APF有源电力滤波装置
安科瑞APF有源电力滤波装置1 概述随着电力电子变流装置的应用日益广泛，电能得到了更加充分的利用。
但非线性电力装置设备的广泛应用产生了大量畸变的电流谐波，畸变电流在电网中的流动导致了谐波电压；谐波污染越来越多地威胁到电力系统安全、稳定、经济运行，给同一网络的线性负载和其它用户带来了极大影响。
谐波已与电磁干扰、功率因数降低并列为电力系统的三大公害。
所以了解谐波产生的原理、研究消除供配电系统中的高次谐波问题对改善供电质量和确保电力系统安全经济运行有着非常积极的意义。
谐波测量是谐波问题中的一个重要分支，对抑制谐波、解决谐波产生的问题有着重要的指导作用。
因此对谐波的测量和分析是电力系统分析和控制中的一项重要工作，是继电保护、故障测量等工作开展的重要前提。
1.1 谐波的危害●使电力元件附加损耗加大，易引发火灾。
谐波使公用电网中的元件产生附加的损耗，降低了发电、输电及用电设备的效率。
大量三次谐波流过中线会使线路过热，甚至引起火灾。
●影响电气设备的正常运行。
谐波会影响电气设备的正常工作，使电机产生机械振动和噪声等，使变压器局部严重过热，使电容器、电缆等设备过热、绝缘老化、寿命缩短，以致损坏。
●引起电网谐振。
这种谐振可能使谐波电流放大几倍甚至数十倍，会对系统，特别是对电容器和与之串联的电抗器形成很大的威胁，经常使电容器和电抗器烧毁。
●使继电保护误动作，电气测量误差过大。
谐波会导致继电保护，特别是微机综合保护器与自动装置误动作，造成不必要的供电中断和生产损失；谐波还会使电气测量仪表计量不准确，产生计量误差，给用电管理部门或电力用户带来经济损失。
●使工控系统崩溃。
临近的谐波源或较高次谐波会对通信及信息处理设备产生干扰，轻则产生噪声，降低通信质量，计算机无法正常工作；重则导致信息丢失，使工控系统崩溃。
1.2 谐波治理依据的国家标准●GB/T14549-1993 《电能质量：公用电网谐波》●GB/T15543-2008 《电能质量：三相电压允许不平衡度》●GB/T12325-2008 《电能质量：供电电压允许偏差》●GB/T12326-2008 《电能质量：电压波动和闪变》●GB/T18481-2001 《电能质量：暂时过电压和瞬态过电压》●GB/T15945-2008 《电能质量：电力系统频率允许偏差》●GB7625.1-1998 《低压电气电子产品发出的谐波电流限值》●GB/T15576-1995 《低压无功功率静态补偿装置总技术条件》2 有源电力滤波装置2.1 型号说明2.2 工作原理ANAPF系列有源电力滤波装置，以并联方式接入电网，通过实时检测负载的谐波和无功分量，采用PWM变流技术，从变流器中产生一个和当前谐波分量和无功分量对应的反向分量并实时注入电力系统，从而实现谐波治理和无功补偿。
并联混合型有源电力滤波器分析研究
并联混合型有源电力滤波器研究类别：电源技术阅读：858摘要: 对并联混合型有源电力滤波器(APF> 的补偿特性进行了研究，针对单一检测网侧或负载侧谐波电流控制方法的缺点，提出了一种改进型的并联混合型有源电力滤波结构，采用复合式控制方法，能够较好地解决APF 容量受限问题。
利用仿真验证了其正确性。
0 引言随着电力电子装置的大量使用，电力系统的谐波和不对称问题日益严重，由谐波引起的各种故障和事故也不断发生。
因此，需要对电网谐波采取有效的抑制措施。
目前，谐波抑制的一个重要趋势是采用有源电力滤波器( AcTIve PowerFilter，APF>。
APF 是一种可以动态地抑制谐波和补偿无功的电力电子装置，对大小和频率都变化的谐波和无功进行补偿，其应用可克服LC 滤波器等传统的谐波抑制和无功补偿方法的缺点。
APF 系统的原理如图1 所示。
ua是电压us中的a 相电压，负载为谐波源，产生谐波并消耗无功，Udc为APF 直流侧电容的电压，iL、is分别为负载侧、网侧的a 相待检测电流，ic为有源滤波器a相的补偿电流。
APF 检测补偿对象的电压和电流，计算出补放大，得出补偿电流，补偿电流与负载电流中要补偿的谐波电流抵消，最终得到期望的电源电流。
图1 并联型有源电力滤波器原理图 1 改进型APF单独使用的APF 由于容量小等原因，通常只应用在小容量非线性负载的场合，若在大容量场合应用则不太可行。
混合型APF 可以较好地解决单独使用APF存在的问题。
在抑制谐波和补偿无功功率时，无源滤波器起主要作用，而有源滤波器主要是改善无源滤波器的滤波特性，克服无源滤波器易受电网阻抗的影响等缺点。
因此，有源滤波器可用相对低的容量应用于较大的大容量场合，相当于降低了有源滤波器的容量，提高了系统的性价比。
并联混合型APF 如图2 所示，其具有一系列的优点，其中，有源滤波器的容量约占补偿对象容量的2% ～ 5%。
这与单独使用的并联型有源滤波器相比，大量减少了它的容量。
100a并联型有源电力滤波器的研究与实现
100a并联型有源电力滤波器的研究与实现近年来，由于电子技术的飞速发展，有源电力滤波器已广泛应用于电力系统。
它可以抑制电力系统中的电磁污染和电磁兼容（EMC）故障，改善负载电压的质量，解决电磁污染和电磁兼容问题，从而有效地提高电力系统的效率和可靠性。
有源电力滤波器是目前电力系统中已经广泛使用的一种滤波器。
它具有优异的抑制电磁波干扰的性能，能够有效抑制50Hz或60Hz频率以上的高频干扰，从而有效改善电力质量。
在本文中，我们介绍了一种新型的有源电力滤波器，它是100A并联型有源电力滤波器。
为了分析滤波器的工作原理，我们首先给出了一个用于实现100A并联型有源电力滤波器的电路图。
它包括了开关稳压器、反馈控制电路和变量变压器等元件。
另外，我们还模拟了一组电力系统的线路，以便在不同功率水平下测量滤波器的性能。
最后，我们还测量了滤波器的电磁兼容性能，以确保滤波器能够有效抑制高频干扰。
在此基础上，我们实验制作了一台100A并联型有源电力滤波器，并对其进行了详细的性能测试，并与现有的技术相比较。
实验结果表明，该滤波器在50Hz和60Hz频率范围内具有很好的电磁兼容性表现，能有效抑制高频干扰。
同时，在高电流、高功率负载条件下，滤波器仍然能够提供良好的电线电压稳定性和低噪声平台，从而保证滤波器在高负荷情况下的有效运行。
本文通过研究100A并联型有源电力滤波器的工作原理和实现，分析了这种滤波器的性能特点，并得出了该滤波器的电磁兼容性能优异，能有效抑制50Hz和60Hz频率以上的高频干扰，可以有效地提高电力系统的效率和可靠性的结论。
本研究结果可为电力工程领域提供参考，为有源电力滤波器的进一步发展奠定基础。
本文首先介绍了有源电力滤波器的作用及其应用，然后给出了一种新型的有源电力滤波器100A并联型的构造及其工作原理，接着介绍了该滤波器的模拟仿真、实验制作及性能测试，最后得出了该滤波器可以有效地提高电力系统的效率和可靠性的结论。
开关电源17、APF与并联均流)
开关电源的并联均流
概述
开关电源在以下两种情况下，采用几台并联运行： 1、需要大功率输出； 2、需要供电可靠性非常高。采用N+M 台电源并联，其中N台供给负 载所需电流，另外M台为后备电源。正在工作的N台电源中即使有M 台发生故障，也能保证提供100％的负载电流。可靠性的提高以牺牲成 本为代价。 开关电源并联运行不能简单地将多台电源输出端并联联接在一起。并 联后输出电压被强制相等，但是由于电源参数的分散性，使得每台电 源开路电压和内阻存在差异，并联后电流分配不均衡。 开路电压存在差异：误差放
Ud
N
为描述三个桥臂IGBT的开关状态，引入开关函数d1*, d2*, d3* , 定义如下： A相桥臂上管开通，d1*=1，此时 uDN U d 。反之下管开通，d1*=0 , 此时 uDN 0 。 B相桥臂上管开通，d2*=1 ，此时 uEN U d 。反之下管开通，d2*=0 , 此时 uEN 0 。 C相桥臂上管开通，d3*=1 , 此时 uFN U d 。反之下管开通，d3*=0 , 此时 uFN 0 。
d3
t3 TS
R L
M
t2
+
t3
D
E
FC
Ud
TS
N
六、使APF发出补偿电流－无差拍控制法：
APF无差拍控制数学模型
L 0 0 0
ic1
R
0
0
d1
1 3
d1
d
2
d
3
ic1
0
L
0
0
•
d
ic2
0
0 0
0 0
L 0
0
C
dt
Uic3d
0
并联型有源滤波器原理及MATLAB仿真
并联型有源滤波器原理及MATLAB仿真作者：吴彬邓晓红来源：《中国新通信》2014年第10期【摘要】有源电力滤波器（Active Power Filter，缩写为APF）是近年来治理电力系统谐波污染非常有效的装置。
阐述了有源电力滤波器的基本原理，分析了并联型三相三线制APF 结构，对APF系统的谐波检测和PWM控制方法进行了仿真，验证了APF的有效性。
【关键词】有源电力滤波器电流检测 PWM控制一、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，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。
《2024年并联有源电力滤波器实用关键技术的研究》范文
《并联有源电力滤波器实用关键技术的研究》篇一一、引言随着电力电子技术的快速发展，电力系统中非线性负载的增加导致谐波污染问题日益严重。
并联有源电力滤波器（Active Power Filter，简称APF）作为一种有效的谐波治理手段，受到了广泛关注。
本文旨在研究并联有源电力滤波器的实用关键技术，以提高其在实际应用中的性能和效果。
二、并联有源电力滤波器基本原理并联有源电力滤波器是一种通过实时检测电网中的谐波电流，并产生相反的补偿电流来消除谐波的装置。
其基本原理包括谐波检测、指令电流运算、功率电路控制以及能量转换等环节。
APF 能够快速、准确地跟踪和消除电网中的谐波，从而提高电能质量。
三、实用关键技术研究1. 谐波检测技术谐波检测是APF的核心技术之一。
有效的谐波检测技术能够实时、准确地检测电网中的谐波电流，为指令电流运算提供可靠的数据。
目前，常用的谐波检测方法包括基于瞬时无功功率理论的检测方法和基于神经网络的检测方法等。
这些方法具有高精度、高动态响应等特点，能够满足不同应用场景的需求。
2. 指令电流运算技术指令电流运算是指根据谐波检测结果，计算出APF需要产生的补偿电流。
该技术要求运算速度快、精度高，以适应电网中谐波的快速变化。
目前，常用的指令电流运算方法包括基于瞬时值比较的运算方法和基于数字信号处理器的运算方法等。
这些方法能够快速、准确地计算出补偿电流，为APF的实时控制提供支持。
3. 功率电路控制技术功率电路控制技术是APF实现补偿电流的关键技术。
该技术要求控制精度高、响应速度快，以实现对电网中谐波的快速、准确补偿。
目前，常用的功率电路控制方法包括基于PWM控制的控制方法和基于现代控制理论的控制方法等。
这些方法能够实现对APF的精确控制，提高其在实际应用中的性能和效果。
4. 能量转换技术能量转换技术是APF实现谐波治理的重要环节。
APF通过能量转换技术将直流侧的能量转换为交流侧的补偿电流，实现对电网中谐波的治理。
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并联型有源电力滤波器（APF）原理简介及仿真验证
概述：
有源电力滤波器（APF）是一种用于动态谐波抑制的新型电力电子装置，它能够对不同大小和频率的谐波进行快速跟踪补偿，之所以称为有源，是相对于无源滤波器（L、LC等）只能被动吸收固定频率与大小的谐波而言。
APF 可以通过采样负载电流进行各次谐波的分离，控制输出电流的幅值、频率和相位，并且快速响应，抵消系统中的相应谐波电流，从而实现动态谐波治理。
APF的控制原理为采样负载电流（此电流包含基波与谐波），将此电流与锁相环输出的相位信号一起经过坐标变换后生成负载电流的直流分量，直流分量经过低通滤波器将谐波分量滤除成为基波信号，基波信号再与负载电流相减得到真正的谐波信号，再通过电流内环使APF的输出电流跟踪谐波信号，同时通过电压外环使直流侧电压稳定在给定值，进而生成APF所需要注入的谐波电流，该谐波电流与谐波源的电流相互抵消，从而保证电网侧的电流为纯净的基波电流信号，进而完成滤波任务。
正文：
1.电力系统中的谐波是指电流中所含有的频率为基波的整数倍的电量，一般是指对周期性的非正弦电量进行傅里叶
级数分解，其余大于基波频率的电流产生的电量。
电力系统中不存在绝对纯净的电流，一般都是基波+谐波，只是谐波的含量不同而已。
2.谐波治理装置一般包含无源滤波器与有源滤波器。
无源滤波器指由R,L,C等无源元器件组成的滤波装置，这些滤波装置的优点在于简单易用，缺点在于效果一般，只能用于特定场合，有些无源装置甚至只能针对某一特定电站。
有源滤波器一般指并联型有源电力滤波器（APF），这是一种近年来兴起的滤波装置，具备很多优点，例如快速，稳定，可适时补偿。
其缺点也是显著的，例如电力电子器件的有限耐压等级与可承受电流等级低导致其容量无法满足大电站需求，另外成本也是制约其发展的一个瓶颈。
3.有源电力滤波器的原理：有源电力滤波器（APF）是一种用于动态抑制谐波的新型电力电子装置，它能对大小和频率都变化的谐波进行抑制，可以克服LC滤波器等传统的谐波抑制设备不能灵活调节的缺点。
基本原理：
图1APF基本原理
表示交流电源，一般指大电网，非线性负载为谐波源。
有源电力滤波器由指令电流运算电路和补偿电图1中e
s
流发生电路（控制电路）两部分组成。
其中指令电流运算电路的核心是检测出补偿对象电流中的谐波电流分量，补偿电流发生电路的作用是根据指令电流运算电路得出的补偿电流的指令信号，产生实际的补偿电流。
详细控制流程：
图2APF详细控制流程
如图2所示，负载电流（此电流包含基波与谐波）与锁相环输出的相位信号共同经过坐标变换后产生负载电流的直流分量Ifd与Ifq，Ifd与Ifq经过低通滤波器将谐波分量滤除。
同时直流侧电压与电压给定值（例如800V）通过PI调节器输出调节信号Sudc，Sudc与Ifd经低通滤波器处理后的信号Ifd1做差，经上述变换后剩下基波直流分量Ijd与Ijq，Ijd与Ijq再经坐标变换转变为三相交流量，该三相交流量与三相负载电流交流量作差后剩下纯谐波信号，纯谐波信号通过坐标变换转变为谐波直流分量，此谐波直流分量与APF输出电流经PI调节器后生成
直流信号，该信号与锁相环输出的相位信号进行坐标变换产生三相调制波，从而生成6路PWM脉冲信号，进而产生APF的输出电流（反谐波电流），该电流与谐波源的电流相互抵消，从而保证电网侧的电流为纯净的基波电流信号，进而完成滤波任务。
4.仿真验证
以MATLAB为仿真环境搭建APF模型，在0.1S时投入APF，仿真结果如图3,4,5所示。
图3,4,5结果显示系统投入APF前THD为23.14%，投入APF后THD降低至3.08%。
图3投入APF前后系统电压与电流的变化
图4投入APF前THD图5投入APF后THD
5.结论
以上仿真结果证明了上述关于APF的控制原理的正确性，从仿真结果可以看出，当APF投入后，系统的电压没有什么变化，但是系统电流的THD得到了显著降低；同时也可以看到在APF投入的瞬间，系统电流产生了较大的冲击，这是电力电子设备投入电力系统时的普遍现象，亦是APF经典控制中一个亟需解决的关键问题。
本文由淘宝店铺“艾莉斯琳娜的店铺”编辑整理，首次上传于百度文库。