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电力电子器件在工业中的广泛使用,谐波污染在电网中日趋严重,谐波污染不仅给电网的安全运行带来隐患,而且严重影响各种精密仪器和设备的正常工作。有源电力滤波器(APF)凭借其全频补偿、动态抑制等优点,成为当前电能质量治理如谐波电流抑制和无功功率补偿的重要手段之一。本文以一台APF样机为研究平台,深入分析和研究指定次谐波电流检测算法、分频PI控制算法以及比例谐振控制算法在APF中的应用实现。 本文首先介绍有源电力滤波器的理论基础,描述了有源电力滤波器的基本结构及其工作原理,概述了当前APF主流的谐波检测算法和控制算法,并简单分析各算法的优缺点。传统的APF都是以谐波的全补偿作为控制目标,传统的谐波检测算法以及控制算法都不适用于APF分频控制的目标,针对这种情况,本文首先研究了基于d-q旋转坐标变换的指定次谐波检测算法,并提出了三角的倍角公式法对d-q坐标变换法进行补充,实现零序电流的检测,在d-q旋转坐标系,对直流分量采用传统经典的比例积分(PI)控制算法实现了指定次谐波电流的跟踪控制;由于分频PI控制算法对每一次的谐波电流都要进行两次坐标变换和低通滤波,存在计算时间长、占用空间大的不足,本文研究并优化、改进常规比例谐振控制算法,针对改进控制器中的三个参数,通过波特图,详细分析了三个参数对控制器的影响;最后从主程序、AD中断以及CAP中断介绍了数字化控制系统的基本设计,并对软件设计进行优化,如通过查表法获取正弦余弦信号、采用滑动窗口法设计数字低通滤波器等。 在软件Matlab中搭建了仿真模型,仿真结果验证了指定次谐波检测算法、分频PI控制算法和改进的比例谐振控制算法在APF应用的理论可行性和有效性,论文最后数字化离散上述三种算法,并成功应用于以DSP控制器为核心的有源电力滤波器的硬件平台上,分析实验结果,得出实验结论。