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三相串联型有源电力滤波器的研究与设计的综述报告

概述：

随着电力电子技术的不断发展，电力滤波器在电力系统中的应用越来越广泛。有源电力滤波器（ActivePowerFilter，APF）是一种高性能的电力滤波器，它通过引入电源电压和主电路之间的实时控制，抵消负载电流中的谐波和穿越谐波的电源电流。

本文主要对三相串联型有源电力滤波器的研究与设计进行综述，阐述了其工作原理、结构特点、调节策略和实现方式等方面的内容。

一、工作原理：

三相串联型有源电力滤波器主要通过引入控制电源电压和主电路之间的实时控制，以实现抵消负载电流中的谐波和穿越谐波的电源电流，从而实现电力滤波的目的。具体来说，其工作原理为：

1.通过对负载电流进行采样，进行数字信号处理，生成谐波电流的参考值。

2.对电力系统中的电压、电流进行采样和处理，利用PI闭环控制器，计算出主电路电流的参考值。

3.通过对电源电压进行控制，以使其等于从电网中提取的参考电压。通过这种方式，电量可以控制，以克服主电路中产生的谐波电流。

4.由于主电路中的电流与电源电压的差异，因此通过对电压和参考电流进行处理，生成有效谐波电流。控制算法将其反馈到逆变器的控制单元中，以实现对逆变器开关器件的控制。

二、结构特点：

三相串联型有源电力滤波器是由三相中间电压源逆变器、滤波电感和串联电容器组成的。其中，中间电压源逆变器由电源汇流器和逆变器两部分组成，分别与电源侧交流电源和负载侧连接。

1.由于APF是串联类型，所以它的输入和输出是相同的相序和相间隔，因此电压和电流之间的匹配更加紧密，不会造成输入和输出之间的转换器失配。

2.与传统电阻、电感滤波器相比，APF具有自适应的良好性能，可以有效地补偿各种负载电流谐波和其它电源干扰，并克服传统滤波器的局限。

三、调节策略：

根据直流侧电压控制策略和dv/dt控制原理，APF的控制单元将电源电压控制在与由电网中提取的参考电压相等的水平上。具体来说，APF的控制单元需要执行以下操作：

1.定期检测负载电流中的谐波成分，即负载电流失真率，以确定滤波器的滤波频率和参数。

2.监测电源电压和电流输出的偏差，生成APF的控制信号，以控制逆变器开关器件的状态，使输出的电流与参考电流一致。

四、实现方式：

通常，APF的实现方式是利用功率半导体器件，例如IGBT/MOSFET等，通过逆变器将直流电压转换为交流电压。逆变器的输出电压和频率可以通过PWM技术控制。

另外，APF还可以通过DSP/FPGA等数字信号处理器进行实现。通过实时处理和控制，这些数字信号处理器可以快速识别和处理各种电信号，从而实现系统的高效控制。

综上所述，三相串联型有源电力滤波器是一种高性能的电力滤波器，具有自适应性和高效率等特点。通过逆变器的控制单元调节电源电压，它可以有效地抵消负载电流中的谐波和穿越谐波的电源电流，确保电力系统的安全稳定运行。