电力有源滤波器（APF）控制算法软件设计开题报告

1. 研究目的与意义

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。大量谐波的存在，不仅降低电能的生产、传输和利用的效率，而且会给电子设备的安全带来严重危害。如：有可能引起继电器的误动作；当谐波频率与输电系统固有频率相同时，引起串联或并联谐振，使谐波含量放大造成事故；使电器设备产生过热现象，加速老化；干扰通信设备的正常工作。同时，高次谐波对人、动物和生态环境也有一定的影响。而电力有源滤波器(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。

电力有源滤波器有两种典型控制策略：滞环谐波控制和三角载波谐波控制。滞环谐波控制技术是应用最经常、最广泛的一种控制方法，具有硬件电路实现简单、电流响应快、准确度较高、输出电压不含特定频率的谐波分量等特点，但电力半导体器件的开关频率是变化的，导致开关损耗和电磁干扰增大。而三角载波谐波控制技术，是将指令电流信号与补偿电流信号相减，把它的误差信号进行PI控制后再与三角波进行比较，比较得到的差值作为变流器的输入信号，最后得出控制APF开关器件通段的PWM信号。这种控制方式是以把补偿信号与指令信号的误差控制到最小为目的来设计的。

目前，有滤电力滤波器的研究主要以日本和欧美为代表，发展迅速，并有大量相应产品投入到实际应用中，为治理谐波起到了一定作用。目前，日本APF的数量已经达到1000多台，容量范围从50KVA到60MVA不等，欧美国家也有大量APF应用于电力系统。在我国，无源滤波器仍是解决谐波污染的主要途径，有源电力滤波器起步相对比较晚，大部分还停留于电力研究所、大中院校等科学研究机构，国内APF技术难点主要集中在容量、成本和稳定性等方面，但发展速度很快，相继有少量相应产品问世。

2. 课题关键问题和重难点

课题中的关键问题：

（1）仿真分析比较滞环和三角载波两种谐波控制算法特点；

（2）基于dsp嵌入式平台，设计编程滞环和三角载波算法软件；

3. 国内外研究现状（文献综述）

经过对apf相关论文的阅读，课题可以分成几个部分来阐述：

（1）apf的基本原理

电力有源滤波器系统由两大部分组成，即指令电流运算电路和补偿发生电路（由电流跟踪控制电路、驱动电路和主电路三个部分构成）。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和无功等电流分量，因此有时也称之为谐波和无功电流检测电路。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指令信号，产生实际的补偿电流。主电路目前均采用pwm变流器。

4. 研究方案

基于dsp嵌入式平台，仿真分析比较滞环和三角载波两种谐波控制算法特点。

着重了解滞环和三角载波两种谐波控制这两种控制策略，分析对比，得出初步的理论结论。

根据滞环谐波控制算法的原理写出其控制算法软件的设计程序，并进行仿真，从而得出了滞环谐波控制算法的特点。从结果入手，分析滞环谐波控制算法的优缺点。再根据三角载波谐波控制算法的原理写出它的控制算法软件的设计程序，仿真后得出滞环谐波控制算法的特点并分析滞环谐波控制算法的优缺点。根据得出的滞环和三角载波两种谐波控制算法的特点进行分析比较。由此可以得出这两种控制策略的不同之处。

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嵌入式系统硬件及滞环和三角载波谐波控制算法原理

第五周第六周 完成滞环谐波控制算法软件程序设计