基于MATLAB的有源濾波器的設(shè)計(jì)與仿真

摘要：對(duì)并聯(lián)型有源電力濾波器的控制方法進(jìn)行研究，應(yīng)用MATLAB軟件建立了仿真模型，利用SimPower工具箱諧波電流檢測(cè)方法進(jìn)行建模和仿真。在simulink環(huán)境下，對(duì)提出的定時(shí)比較控制方法和并聯(lián)型APF抑制諧波效果進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：MATLAB；有源電力濾波器；仿真

近年來(lái)，電力電子技術(shù)發(fā)展的越來(lái)越快，其發(fā)展的重大障礙是電力電子裝置的諧波污染問(wèn)題。目前在主要采用被動(dòng)型諧波抑制方案來(lái)抑制諧波，本文對(duì)并聯(lián)型有源電力濾波器進(jìn)行研究，應(yīng)用MATLAB軟件建立了仿真模型。

1 有源電力濾波器(APF)

有源電力濾波器一般可分為：并聯(lián)型APF、串聯(lián)型APF和串并聯(lián)混合型APF，其一般由檢測(cè)回路，控制回路和主電路構(gòu)成，理論上講，有源濾波器可以對(duì)任意諧波電流進(jìn)行補(bǔ)償，并聯(lián)有源濾波器其與系統(tǒng)相并聯(lián)，可等效為一受控電流源，通過(guò)適當(dāng)控制APF可產(chǎn)生與負(fù)載諧波大小相等、方向相反的諧波電流，從而將電源側(cè)電流補(bǔ)償為正弦波[1]。

2 并聯(lián)有源濾波器

2.1 諧波電流檢測(cè)原理及仿真模型設(shè)立

諧波電流檢測(cè)利用ip、iq運(yùn)算方式，該方法用一鎖相環(huán)和一正、余弦發(fā)生電路得到與電源電壓同相位的正弦信號(hào)sin wt和對(duì)應(yīng)的余弦信號(hào)-cos wt，這兩個(gè)信號(hào)與ia、ib、ic一起計(jì)算出有功分量電流ip和iq無(wú)功分量電流，經(jīng)低通濾波器LPF濾波得出ip、iq的直流分量ip、iq對(duì)應(yīng)于三相電流中的基波正序分量，再經(jīng)過(guò) 2/3 變換，得到三相電流基波正序分量[2]。

負(fù)載電流發(fā)生模塊source，三項(xiàng)/兩項(xiàng)變換模塊C32， 運(yùn)算模塊C，兩項(xiàng)/三項(xiàng)變換模塊C23以及低通濾波器構(gòu)成了其主要的仿真模型[3]，其中各模塊所需元件可在simulink模塊庫(kù)中找到，比如交流電源，電壓、電流測(cè)量模塊，RLC串聯(lián)電路，電感元件，三相橋式整流器。

圖1 ip、iq運(yùn)算方式檢測(cè)諧波電流的整體仿真模型

2.2 三項(xiàng)并聯(lián)型有源電力濾波器仿真

圖2 三項(xiàng)并聯(lián)型有源電力濾波器仿真

2.3 仿真結(jié)果

諧波檢測(cè)電路采用基于瞬時(shí)無(wú)功功率理論的ip、iq檢測(cè)法的工作原理，使用MATLAB中SIMULIINK仿真模塊。仿真條件：電源電壓有效值為380V、頻率為50Hz。ip、iq運(yùn)算方式檢測(cè)諧波電流波形如圖3。

圖3 ip、iq方式檢測(cè)諧波電流

經(jīng)過(guò)濾波后

圖4 經(jīng)過(guò)APF后電網(wǎng)電流

通過(guò)圖3、4可以看出原先由于非線(xiàn)性負(fù)載引起的諧波在 經(jīng)過(guò)APF后，畸變消失，達(dá)到了濾波的效果。所設(shè)計(jì)的并聯(lián)型APF能夠及時(shí)、準(zhǔn)確地檢測(cè)諧波，并能有效抑制諧波。

3 結(jié)論

通過(guò)并聯(lián)型有源濾波器（APF）后，使其原先所引起的諧波消失，使其波形較平滑，得到了理想中的波形，有較好的濾波效果，對(duì)治理諧波污染起到了較好的效果。

參考文獻(xiàn)

[1]姚為正，王群，劉進(jìn)軍，等.串聯(lián)型與并聯(lián)型有源電力濾波器補(bǔ)償特性的對(duì)比研究[J].電源技術(shù)應(yīng)用，1999（4）.

[2]黎群輝.基于DSP的單相并聯(lián)型有源電力濾波器研究[D].2007.

[3]潘，侯世英.基于MATLAB的諧波電流檢測(cè)方法的建模與仿真[J].計(jì)算機(jī)仿真，2005.

作者簡(jiǎn)介：秦黎（1984-），女，陜西西安人，西安科技大學(xué)電氣與控制工程學(xué)院在職研究生，陜西能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系，助教，主要從事電學(xué)方面的教學(xué)與研究。