本文首先介绍了电网中谐波和无功电流产生的原因、危害及实现谐波抑制和无功补偿的必要性。在解决谐波和无功问题上,有源电力滤波器(APF)技术得到了广泛的应用。使用有源滤波器进行精确补偿的关键在于,实时、准确地检测出电网中瞬时变化的畸变电流。 基于瞬时无功功率理论的p-q和ip-iq法在APF中应用最为广泛。p-q法只适用于电网电压对称无畸变情况下谐波电流的检测;ip-iq法虽适用于电网电压畸变情况,但当电压不对称时,对基波无功电流的检测存在误差。p-q-r法是新近提出的一种检测方法。它的局限性在于,当三相电压畸变或不对称时,谐波检测存在误差。针对这种情况提出了改进的p-q-r谐波检测方法,在检测电路中增加窄带滤波器NBPF和对称分量变换矩阵T,提取出基波电压的正序分量后再施以变换,能够极大地消除误差。对改进的p-q-r法进行了仿真研究,仿真结果显示了所提方法的正确性和有效性。 接着,本文提出了一种基于扇合矢量的等角度自适应同步采样算法。该算法利用离散傅立叶变换的基相量循环移位性质,很容易确定每一步的角度误差以调整采样频率,且该算法具有递推特性。理论分析与仿真结果都表明了这种方法具有计算量小,精确度高,电路简单,便于实现等优点。 最后,本文选用TI公司的MSP430F149单片机为核心构建谐波与无功电流的硬件平台。充分利用了MSP430F149丰富的片内资源和强大的处理能力。整个设计过程采用了模块化方式,给出了主要功能模块的部分源程序,并取得了较为满意的实验结果。从而,进一步验证了基于扇合矢量的等角度自适应同步采样算法的实用性。