电力系统中有源滤波器浅析-开题报告-文献综述-参考文献

研究背景

随着电力电子装置在工业和民用场合的广泛使用，电网被注入了大量的无功功率和谐波电流。谐波的存在会降低电网功率因数，导致电网波形畸变、浪涌、相位丢失等不期望发生的情况，从而给电网的安全稳定运行带来巨大隐患。因此，谐波问题已成为威胁电网稳定和负载高效运行的主要因素之一[1-3]。

目前解决谐波污染的方法主要有两种：一是改进电力电子装置的控制方法，使其理论上不产生谐波，如功率因数校正技术等；二是对电网侧已经产生的谐波实施补偿，如无源电力滤波器（Passive Power Filter，简称PPF）和有源电力滤波器（Active Power Filter，简称APF）[4-5]。近年来，有源电力滤波器作为一种有效的电网谐波治理装置已得到了愈加广泛的重视[6-7]。

有源电力滤波器的发展状况

有源电力滤波器（APF）是一种电力电子装置，其基本原理是从被补偿对象中检测出谐波和无功电流，然后由补偿装置向电网注入一个与其幅值相同但相位相反的补偿电流，从而达到消除谐波和补偿无功的目的。作为一种主动型的补偿装置，有源滤波器具有可实现动态补偿、受电网阻抗影响小、能跟踪电网频率变化、不存在过载问题等优点，能够很好地对电网中的谐波和无功进行治理[8-9]。

有源电力滤波器的发展历史

有源电力滤波器的概念提出较早，但由于谐波检测理论和电力电子技术的限制无法实现有效应用。从概念的提出到实际的生产应用，经历了很长时间的探索和发展。

APF的概念最初是由B. M. Bird和J. F. Marsh在1969年发表的^范文[10]中提出，文章中提出可向交流电网注入三次谐波电流来减少电源电流中谐波成分；H. Sasaki和T. Machida在1971年发表的^范文[11]中给出了APF的基本原理，但受到生产工艺的限制，谐波电流只能通过线性放大法来产生，所以很不实用；L. Gyugyi等人在1976年发表的文献[12]中，提出了通过PWM变流器来产生谐波。进入80年代，随着电力电子技术和PWM控制技术的发展，有源滤波器成为电力电子技术领域研究的热点之一，但由于在理论上缺乏谐波检测和无功补偿方法，APF的实际应用仍难以进行。直到1983年，赤木泰文等人提出了“三相电路瞬时无功功率理论”[13-14]，为APF提供了一套完整的谐波和无功检测方法，从而极大促进了有源滤波器的发展。

有源电力滤波器的研究现状

目前有源滤波器的研究热点主要集中在拓扑结构设计、谐波检测方法改进以及电流控制策略优化三个方面。一般来说，目前研究的有源滤波器结构拓扑主要有：并联型拓扑、串联型拓扑以及混合型拓扑。

在拓扑结构方面，并联型APF主要应用于谐波负载源为谐波电流的情况；串联型 APF主要应用于谐波负载源为电压谐波的情况；混合型拓扑结构的APF集中了二者的优点，主要用于改善普通有源滤波器的工作性能。

在谐波检测方法方面，现在研究主要集中在使用瞬时无功功率理论的方法以及对这种方法的改进上面，但是也越来越多的学者开始将诸如小波变换、神经网络以及自适应等先进的算法引入到谐波与无功电流的检测领域中。

在电流控制策略方面，主要是针对传统的经典 PI 控制器进行各方面性能指标的优化，同时各国学者也在探究将先进控制技术与传统方法结合或者直接采用完全新领域的控制方法来改进系统的控制效果。

^范文提纲

绪论

1.1 引言

1.2 谐波的来源与危害

1.3 有源电力滤波器

1.3.1有源电力滤波器的研究现状

1.3.2有源电力滤波器的谐波检测策略

1.3.3有源电力滤波器的电流控制策略

1.3.4 LCL输出滤波器

2、谐波电流跟踪控制算法

    2.1基于PI控制的电流环设计

2.2基于PR控制的电流环设计

2.2.1比例谐振控制

     2.2.2改进的比例谐振控制

3、总结与展望

    3.1 全文总结

    3.2 未来展望

参考文献

王兆安, 刘进军. 电力电子装置谐波抑制及无功补偿技术的进展[J]. 电力电子技术, 1997, 31(001): 100-104.

王兆安, 杨君, 刘进军. 谐波抑制和无功功率补偿[M]. 北京：机械工业出版社, 1998:328-385．

Angelo Baggini. 电能质量手册[M]. 北京：中国电力出版社,2010.

陈国柱, 吕征宇, 钱照明. 有源电力滤波器的一般原理及应用[J]. 中国电机工程学报, 2000, 20(9): 17-21.

Fujita H., Akagi H. The unified power quality conditioner: the integration of series-and shunt-active filters [J]. IEEE Transactions on Power Electronics, 1998, 13(2):315-322.

Akagi H. Active harmonic filters[C]. Proceedings of the IEEE. 2005, 93(12):2128-2141.

汤赐，罗安，荣飞．混合型并联有源滤波器的设计及工程应用[J]．电工技术学报，2007，22(6)：101-107．

Asiminoaei L, Blaabjerg F, Hansen S. Evaluation of harmonic detection methods for active power filter applications[C]. Applied Power Electronic Conference and Exposition (APEC), 2005:635-641.

王要强, 吴凤江, 孙力, 等. 带LCL输出滤波器的并网逆变器控制策略研究[J]. 中国电机工程学报. 2011, 31(12): 34-39. 

Bird B M, Marsh J F, Mclellan P R. Harmonic reduction in multiple converters by triple-frequency current injection. Proc IEE, 1969, 116(10): 1730-1734.

Sasaki H, Machida T. A new method to eliminate AC harmonic currents by magnetic flux compensation-considerations on basic design., IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, 1971, (5): 2009-2019.

陈仲. 并联有源电力滤波器实用关键技术的研究[D]. 杭州: 浙江大学, 2005.

马伏军, 罗安, 帅智康. 混合型有源电力滤波器的改进解耦型分频控制[J]. 电网技术, 2010, 34(12)：44-49．

姜俊峰, 刘会金, 陈允平. 有源滤波器的电压空间矢量双滞环电流控制新方法[J]. 中国电机工程学报, 2004, 24(010): 82-86.