电流平均值谐波检测法MATLAB仿真
样机，为有源电力滤波器的实用化工作奠定了一定基础。其他高校和科
研机构也正在开展这项研究，分别取得了一定成果。关于数字有源电力滤波器的讨论在国内也有所报道，本文是基于TMS320LF2407A数字信号处理器芯片对三相有源电力滤波器研制的一些初步探讨。
1. 3 本论文主要工作
本论文介绍了电力系统的谐波和谐波抑制技术发展状况，有源电力滤波器的原理、结构及在谐波抑制中的应用。对有源电力滤波器的各种谐波电流检测法、控制方法进行了讨论比较，重点分析了基于瞬时无功功率理论的谐波检测原理，在此基础上，提出了基于移动电流平均值原理的谐波检测新方法。在Simulink仿真环境下建立了各功能模块，对此新检测方法进行了仿真，并与采用传统滤波器法的结果进行了对比，仿真结果初步验证了该策略的正确性并为实验提供了参考依据。讨论了基于DSP的电流平均值谐波检测方法及其软硬件实现，在此基础上完成了TMS320LF2407A芯片为核心的有源电力滤波器实验系统的调试工作。为进一步研究有源电力滤疚器的数字化实现奠定了基础。
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第二章 有源电力滤波器原理和结构
2.1 有源电力滤波器工作原理
有源电力滤波器(Actix，ePowerFilter，简称APF)系统构成的原理图如图2.1所示。图中e:表示交流电源，负载为谐波源，它产生谐波并消耗无功。有源电力滤波器是一种向电网注入补偿谐波电流，以抵消负荷所产生的谐波电流的滤波装置。它由两大部分组成，即指令电流运算电路和补偿电流发生尾路(由电流跟踪控制电路、驱动电路和主电路三部分构成)。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，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的指令信号，产生实际的补偿尾流。主电路一般采用PWM变流器。
作为主电路的PWM变流器在产生补偿电流时主要作为逆变器工作，但它并不仅仅是作为逆变器而工作的，如在电网向有源电力滤波器直流侧储能元件充电时，它就作为整流器工作。也就是说，它既工作于逆变器状态，也工作于整流状态，且两种工作状态无法严格区分。
图2.1所示有源电力滤波器的基本工作原理是，检测补偿对象的电面确疏;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
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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。
例如，当需要补偿负载产生的谐波电流时，有源电力滤波器检测出补偿对象负载电流的谐波分量
，将其反极性后作为补偿电流的指令信号
，由补偿电流发生电路产生的补偿电流即与负载电流中的谐波分量大小相等、方向相反，因而两者互相抵消，使得电源电流中只含有基波，不含谐波。这就达到了抑制电源电流中谐波的目的。上述原理可用如下的公式说明:
式中
——负载电流的基波分量
如果要求有源电力滤波器在补偿谐波的同时，补偿负载的无功功率，则只要在补偿电流的指令信号中增加与负载电流的基波无功分量反极性的成分即可。这样，补偿电流与负载电流中的谐波及无功成分相抵消，电源电流等于负载电流的基波有功分量。
2. 2 有源电力滤波器系统构成
根据有源电力滤波器接入电网的方式，将其系统构成分为两大类，即并联型和串联型。两者又分别包括不同的类型，如图2.2所示。
有源电力滤波器每一种类型又各有其特点，因而其工作原理、特性等也就各有其特点。下面将就每一种类型的有源电力滤波器的系统构成和主要特点进行论述。所介绍的原理图均以单线图画出，它们均可用于单相或
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三相系统。此外，图中未画出控制电路。
2. 2. 1 并联型有源电力滤波器
2.2.1.1 单独使用的并联型有源电力滤波器 单独使用的并联型有源电力滤波器系统构成的原理如图2.3所示
。图中，负载为产生谐波的
谐波源，变流器和与其相连的电感、直流侧储能元件共同组成有源电力滤波器的主电路。与有源电力滤波器并联的小容量一阶高通滤波器(或
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采用二阶高通滤波器)，用于滤除有源电力滤波器所产生的补偿电流中开关频率附近的谐波。
由于有源电力滤波器的主电路与负载并联接入电网，故称为并联型。又由于其补偿电流基本上由有源电力滤波器提供为与其他方式相区别，称之为单独使用的方式。这是有源电力滤波器最基本的形式，也是应用最多的一种。
这种方式可用于： (1)只补偿谐波;
(2)只补偿无功功率，补偿的大小可根据需要连续调节; (3)补偿三相不对称电流; (4)补偿供电点电压波动: (5)以上方式的组合。
这种方式中，只要采用适当的控制方法就可以达到多种补偿的目的，它可以实现的功能最为丰富灵活。但是，由于交流电源的基波电压直接 (或经变压器)加到变流器上，且补偿电流基本由变流器提供，故要求变流器具有较大的容量，这是这种方式的主要缺点。
2. 2. 1. 2 与LC滤波器混合使用方式 这种方式正是为克服上一种方式要求容量较大这一缺点而提出的。其基本思想是利用LC滤波器来分担有源电力滤波器的部分补偿任务。由于LC滤波器与有源电力滤波器相比，其优点在于结构简单、易实现且成本低，而有源电力滤波器的优点是补偿性能好。两者绘合同时使用，既可克服有源电力滤波器容量大、成本高的缺点，又可使整个系统获得良好的性能。
并联型有源电力滤波器与LC滤波器混合使用的方式又可以分为两种:一种是有源电力滤波器与LC滤波器并联;另一种是有源电力滤波器与LC滤波器串联。
图24是有源电力滤波器与LC滤波器并联方式的一种。有源电力滤波器与LC滤波器均与谐波源并联接入电网，两者共同承担补偿谐波的任务，LC滤波器主要补偿较高次数的谐波，是一个高通滤波器。这里，高通滤波器一方面用于消除补偿电流中因主电路中器件通断而引起的谐波，另一
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