电力有源滤波器（APF）谐波采样分析软件设计开题报告

1. 研究目的与意义

近年来，随着全球工业化进程的不断加快，对地球环境的污染和破坏也空前加剧。电力电子技术的发展，为工业设备提供了高速、高效和节能的控制手段，但同时电力系统中的非线性负载和开关器件装置本身也产生了高次谐波和无功电流，严重危害着电力系统的安全与稳定。电力系统也是一种环境，也面临着污染，公用电网中的谐波电流和谐波电压就是对电网环境最严重的一种污染。电力电子装置是公用电网中最主要的谐波源，随着电力电子装置的应用日益广泛，电网中的谐波污染也日趋严重。另外大多数电力电子装置功率因数很低，也给电网带来了额外的负担，并影响供电质量。因此，抑制谐波和提高功率因数已经成为电力电子技术、电气自动化技术及电力系统研究领域所面临的一个重大课题，正在受到越来越多的关注。

谐波研究的意义是因为谐波的危害十分严重。谐波使电能的生产，传输和利用的效率降低，使电气设备过热，产生振动和噪声，并使绝缘老化，使用寿命缩短，甚至发生故障或烧毁。谐波可引起电力系统局部并联谐振或串联谐振，使谐波含量放大，造成电容器等设备烧毁。谐波还会引起继电保护和自动装置误动作，使电能计量出现混乱。对于电力系统外部，谐波对通信设备和电子设备会产生严重干扰。目前，对地球环境的保护已成为全人类的共识。对电力系统谐波污染的治理也已成为电工科学技术界必须解决的问题。电力有源电力滤波器(APF)能够有效地治理电网污染，可以动态抑制谐波和补偿无功，具有良好的应用前景。

2. 课题关键问题和重难点

课题中的关键问题：

1.按连接方式选择apf的结构形式

2.采样fft进行谐波数据分析，在傅里叶变换的基础上，利用指数函数的周期性、对称性和正交性，提出一种将离散傅里叶变换的计算量显著减少的计算术，这就是快速傅里叶变换（fft）。dft是对每个k值进行运算，可以计算每一个指定的谐波分量。而fft则是利用因子Ｗ_n^kn的对称性和周期性，将dft中的对称项和同类项合并，达到简化运算的目的。因此，fft运算必须将展开的各项全部算完，才能达到简化运算的目的。另一方面，为了达到对称项和同类项合并的目的，必须用大量的指令来组织，必然花费大量时间。

3. 国内外研究现状（文献综述）

apf的基本原理

有源电力滤波器的基本工作原理是检测补偿对象的电压和电流，经指令电流运算电路计算得出补偿电流的指令信号，该信号经补偿电流发生电路放大，得出补偿电流，补偿电流与负载电流中要补偿的谐波及无功等电流抵消，最终得到期望的电源电流。下图为最基本的有源电力滤波器系统构成的原理图

4. 研究方案

（1）对有源电力滤波器的硬件设计

有源电力滤波器由三部分组成：电流检测电路、控制电路和补偿电流发生电流（主电路），谐波检测是有源电力滤波器非常关键一环。

5. 工作计划

第一周第二周 完成外文翻译及开题报告

第三周第四周 熟悉dsp嵌入式系统硬件

第五周第六周 完成谐波数据采样程序设计

第七周第八周 完成谐波数据分析软件程序设计