基于空间矢量的有源电力滤波器仿真研究

安徽工业大学毕业设计（论文）说明书-PAGE38-毕业设计（论文）说明书-PAGE1-摘要随着全控型快速半导体自开关器件和智能型高速微控制芯片的发展，数字化PWM成为PWM控制技术发展的趋势。但是传统的SPWM法比较适合模拟电路实现，不适应于现代电力电子技术数字化的发展趋势。电压空间矢量脉宽调制(Space-VectorPulseWidthModulation，简称SVPWM)控制技术是一种优化了的PWM控制技术，和传统的SPWM法相比，不但具有直流利用率高，输出谐波少，控制方法简单等优点，而且易于实现数字化。本文首先对脉宽调制技术的发展现状进行了综述，在此基础上分析了电压空间矢量脉宽调制技术的发展现状；接着对空间电压矢量脉宽调制技术((SVPWM)的基本原理进行了详细的分析和推导，SVPWM是基于磁链追踪的思想，它以三相对称正弦波电压供电下三相对称电动机定子理想磁链圆为基准，由三相逆变器不同开关模式下所形成的实际磁链矢量来追踪基准磁链圆的，在追踪的过程中，逆变器的开关模式作适当的切换，从而形成PWM波;然后详细分析了电压空间矢量脉宽调制技术的调制波。随着电力电子装置等非线性电力负荷的广泛应用,电网谐波问题日益严重。它不仅影响着电力用户的用电质量,也威胁着电力系统的安全、经济运行。因此,谐波抑制已成为当今电能质量领域中的重要研究课题之一。有源电力滤波器(ActivePowerFilter——APF),具有无源滤波器所无法比拟的优点,是今后配电系统谐波抑制装置的发展方向。本文在综述并联型有源电力滤波器的结构、原理和控制方法的基础上,着重研究了电压空间矢量PWM控制技术在有源电力滤波器中的应用。文章还详细分析了SVPWM法的基本调制方式，在前人研究的基础上对现有的SVPWM控制算法进行了一些改进，重点分析了过调制和扇区过渡两种特殊情况下的控制算法。利用MATLAB7.0软件中的动态仿真工具SIMULINK对改进之后的控制算法进行了动态仿真，通过仿真分析验证了改进后控制算法的正确性。在此基础上，建立了SVPWM逆变器在有源电力滤波器中的仿真模型。关键字：谐波补偿；SVPWM；有源电力滤波器；MATLABAbstractTogetherwiththecontinualdevelopmentofall-controlledfastsemiconductorself-turn-offdevicesandintelligenthigh-speedmicrocontroller,thedigitizedPWMisbecomingthetrendofPWMcontroltechniquedevelopment.Buttheanalogueelectriccircuitcan’trealizethetraditionalSPWMmethodeasily.ThetraditionalSPWMcannotadapttothedevelopmenttrendofthedigitizationofthemodempowerandelectric.Space-vectorpulsewidthmodulation(SVPWM)akindofsuperiorzedPWMcontroltechnique:achievingtheeffectiveutilizationoftheDCsupplyvoltage(comparedwiththetraditionalSPWM,reducedby15.47%),havinglittleharmonicoutputandtheeasycontrolmethod,furthermoreeasytorealizethedigitization.ThearticlepresentsthedevelopingconditionofPWMandSVPWMfirst.ThenthetheoryofSVPWMisdiscussedindetail.TheSVPWMisbasedonthethoughtofmagneticchaintracking.Itmakestheidealmagneticchaincircleofthree-phasedsysmmetryelectricmotorsuppliedbythree-phasedsysmmetrysinewavevoltageforbasisusesthepracticalmagneticchainvectorformedbythedifferentswitchmodesofthree-phasedtrackingtheinvertertotrackthebasicmagneticchaincircle.DuringthecourseofinverterchangestheswitchmodesproperlytoformthePWMwaves.ThenthemodulationwaveofSVPWMisanalyzedindetail.Withmoreandmoreapplicationofthenonlinearload,forexamplepowerelectronicequipment,thepowerqualityproblemcausedbytheharmonicinpowernetbecomesincreasinglyimportant.Itnotonlyaffectsthepowerqualityofconsumersbutalsointimidatessafeandeconomyoperationofpowersystem.Theactivepowerfilter(APF)hassomeadvantagesthatthepassivefiltercan'treachanditisthedevelopmenttrendofharmonicsuppressioninpowernet.Thestructure,principleandcontrolstrategyaresummarizedinthepaper,andtheuseofspacevectorPWMinAPFisstudiedindetail.Atthesametime,thebasicmodulationmethodofSVPWMisanalyzeddetailly.SomeimprovementsarecarriedintheexistedcontrolmethodofSVPWMonthebasisofforeperson'sreserch.TheimprovedcontrolmethodissimulateddynamicallybyusingMATLAB7.0/SIMULINKdynamicsimulationsofeware.Itprovedtheaccuracyoftheimprovedcontrolmethodbyanalyzingtheresultofsimulation..ThesimulatedmodelofactivepowerfilterfedbySVPWMinverterissetup.Keywords：HarmonicCompensation；SVPWM；ActivePowerFilter；Matlab目录第一章绪论 11.1脉宽调制(PWM)技术发展概况 11.1.1脉宽调制(PWM)技术的发展现状 11.1.2脉宽调制(PWM)技术的应用 31.2电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术发展概况 41.3有源电力滤波器的国内外研究现状 51.4课题研究的意义及主要工作 5第二章空间矢量脉宽调制技术的理论基础 72.1电压空间矢量的概念 72.2三相逆变器的基本电压矢量 8第三章有源电力滤波器的研究 113.1有源电力滤波器的数学模型 113.2APF的种类 123.3APF的谐波检测方法 143.3.1基于频域的检测方法 143.3.2瞬时空间矢量法 143.3.3有功分离法 143.3.4自适应检测法 143.3.5同步测定法 153.4APF的补偿电流控制方法 153.4.1三角载波控制 153.4.2滞环比较控制 153.4.3变结构控制 153.4.4无差拍控制与差拍控制 163.4.5单周控制（又称积分复位控制） 163.4.6空间矢量脉宽调制 16第四章SVPWM控制算法 174.1参考电压所在扇区的确定 174.2相邻两个基本矢量作用时间的计算 194.2.1常规SVPWM模式下，计算两个基本矢量作用时间 194.2.2过调制暂态的处理 214.3矢量作用时间的切换点确定与PWM脉冲的生成 22第五章SVPWM控制算法仿真 265.1MATLAB动态仿真工具SIMULINK简介 265.2SVPWM的SIMULINK的实现 275.3仿真结果与分析 315.3.1SVPWM逆变器供电下三相有源电力滤波器系统仿真模型 315.3.2仿真结果 325.3.3仿真结果分析 34第六章 结论与展望 366.1结论 366.2展望 36致谢 37参考文献 38第一章绪论1.1脉宽调制(PWM)技术发展概况1.1.1脉宽调制(PWM)技术的发展现状1964年，德国的A.schonung等率先提出了脉宽调制变频的思想，他们把通讯系统中的调制技术推广应用于交流变频。用这种技术构成的PWM变频器基本上解决了常规六拍阶梯波变频器中存在的问题，为近代交流调速系统开辟了新的发展领域。随着全控型快速半导体自开关器件的发展，PWM(PulseWidthModulation)控制技术得到了快速的发展。PWM控制方式就是对逆变电路开关器件的通断进行控制，使输出得到一系列幅值相等而宽度不相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或所需要的波形。按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制，既可改变逆变电路输出电压的大小，也可改变输出频率。PWM控制技术仅用一组就具有调压功能和谐波控制能力，由于它具有输出接近正弦波和输入功率因数高的特点，所以无论对于交流调速还是不停电电源UPS等都极为难得，它有利于简化结构，改善性能和提高效率。由于上述原因，PWM技术颇引人注意，人们对PWM技术进行了深入的研究，得到了许多改进的PWM方法。图1.1列出了脉宽调制方法的分类。脉宽调制方法脉宽调制方法按输出电压极性按调制信号形状按开关频率单极性PWM双极性PWM正弦波PWM矩形波PWM同频式倍频式图1.1脉宽调制方法的分类目前，在PWM控制方法中使用最多和研究最多的是正弦波PWM，即SPWM方法。为了改善输出波形、减低谐波含量以及优化某项性能指标，人们又将SPWM技术进行了优化和完善，提出了各类新型SPWM方法，图1.2列出了这些新型方法。1、三角载波调制法：目前，这种方法应用最为广泛，正弦调制波((SPWM)是它的基本型，其它形状的调制波主要是为了提高直流电源的利用率并改善输出正弦波形的频谱。它的特点是控制灵活，有快速的动态响应，可以进行瞬时值控制。2、预定相位法：它的主要特点是离线计算出各开关点的时刻和开关器件的通断次序，存于计算机的存储器中，依靠数字电路或计算机来实现要求的波形。由于微机系统体积的缩小，性能价格比的提高，出现了各种形式的相位预定法，其中较有优势的是以下几种：三角载波调制法三角载波调制法▽调制法SVPWM正弦调制波梯形调制波正弦矩形调制波矩形调制波跟踪型PWM法磁链追踪型PWM法预定相位法相移PWM法其他优化调制波谐波消除法改进SPWM法最优PWM法正弦脉宽调制方法图1.2常用SPWM控制方法的分类(1)谐波消除法：其思想是控制PWM输出波形中的各个转换时刻，保证四分之一波形的对称，根据输出波形的傅立叶级数展开式，将要消除的谐波幅值以及要控制的基波幅值组成非线性超越方程组，利用数值方法离线计算出各开关的通断时刻，达到完全消除预定谐波和控制基波幅值的目的。(2)改进SPWM法：这类方法有采样式SPWM法、区段面积等值法等，其实质是将调制波(一般为正弦波)周期分成n等份，在每一等份的触发脉冲宽度上做文章。采样式SPWM法使脉冲宽度正比于该等份的正弦波面积。(3)最优PWM法：这种方法是依据应用的最优准则(谐波电流失真度最小、脉动转矩最小或磁通轨迹最圆等)构造目标函数，利用优化算法离线计算各个开关的通断时刻。预定相位法的共同特点是控制性能好，抗干扰性好，可以最优化，但无法进行瞬时值控制。3、▽调制法：又称跟踪PWM法或自适应电流控制PWM，该技术是基于电流控制的，将实际的输出电流与调制波相比较，在电流超出某一规定的滞后区域情况下，控制逆变器反相，使电流衰减，反之亦然，迫使实际电流在所需的滞后区域之内跟踪调制波。4、相移PWM法：以控制输出电压为目的。它将若干个逆变桥在输出端用变压器藕合在一起，依靠调节桥与桥之间的相移角可以控制输出电压。它可以在不增加每台变流器的开关频率的条件下，提高整个系统的等效开关频率。5、电压空间矢量脉宽调制(PWM)技术，又称磁链追踪型PWM，它是从电动机的角度出发，着眼点在于如何使电动机获得圆磁场。它是以三相对称正弦波电压供电时交流电动机的理想磁链圆为基准，用逆变器不同开关模式所产生的实际磁链矢量来追踪基准磁链圆，由追踪的结果决定逆变器的开关模式，形成PWM波。1.1.2脉宽调制(PWM)技术的应用近10年来由于PWM控制技术可以极其有效地进行谐波抑制，而且它的动态响应好，在频率、效率诸方面有着明显的优点，因而其在电力电子领域得到了广泛的应用，并对电力电子技术产生了十分深远的的影响。PWM控制技术在交-直、直一直、交一交、直一交所有四大类交流电路中都已得到了广泛地应用。1、直流斩波电路实际上就是直流PWM电路，这是PWM控制技术应用较早也成熟较早的一类电路，把直流斩波电路应用于直流电动机调速系统，就构成广泛应用的直流脉宽调速系统。2、交流一交流变流电路中的斩控式交流调压电路和矩阵式变频电路是PWM控制技术在这类电路中应用的代表。目前，其应用都还不多，但矩阵式变频电路因其容易实现集成化，可望有良好的发展前景。3、PWM控制技术在逆变电路中的应用最具代表性。可以说，正是由于PWM控制技术在逆变电路中的广泛而成功的应用，才奠定了PWM控制技术在电力电子技术中的突出地位。除功率很大的逆变装置外，不用PWM控制的逆变电路已十分少见。可以说PWM控制技术正是赖于在逆变电路的应用才发展得比较成熟，才确定了它在电力电子技术中的重要地位。4、PWM控制技术用于整流电路即构成PWM整流电路。这种技术可以看成逆变电路中PWM控制技术向整流电路的延伸。PWM整流电路已经获得了一些应用，并有良好的应用前景。综上所述，在电气传动中，广泛地应用PWM控制技术，PWM就是利用半导体开关器件的导通与关断把直流电压变成电压脉冲序列，并通过控制脉冲宽度和脉冲列的周期以达到变压变频及控制和消除谐波的目的。随着电气传动系统对其控制性能的要求不断提高，人们对PWM控制技术进行了深入研究：从最初追求电压波形正弦，到电流波形正弦，再到磁通正弦，PWM控制技术得到了不断的创新和完善。1.2电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术发展概况传统的正弦脉宽调制(SPWM)技术是从电源的角度出发的，其着眼点是如何生成一个可以调频调压的三相对称正弦波电源。常规SPWM法已被广泛地应用于逆变器中，然而常规SPWM不能充分利用馈电给逆变器的直流电压，逆变器最大相电压基波幅值与逆变器直流电压比值为1/2，即逆变器输出相电压峰值最大为0.5Ud(Ud为逆变器的直流电压)，直流利用率低。通过采用谐波失真的方法来增加三相PWM逆变器的输出电压，可以使PWM逆变器最大相电压基波幅值增加约15%，但该方法的效果并不理想，因此它的实际应用受到很大的限制。并且SPWM逆变器是基于调节脉冲宽度和间隔来实现接近于正弦波的输出电流，这种调节会产生某些高次谐波分量，引起电机发热，转矩脉动过大甚至会造起系统振荡。一些学者在此基础上提出了选择谐波消除法和梯形脉宽调制法(PWM)，但指定谐波消除法运算量大，且占用相当大的内存，实现起来比较困难；TPWM逆变器输出波形中谐波分量比SPWM逆变器还多，结果并不理想。而且，传统的高频三角波与调制波比较生成PWM波的方式适合模拟电路，不适应于现代化电力电子技术数字化的发展趋势。因此，常规SPWM法不能适应高性能全数字控制的交流伺服驱动系统的发展趋势。80年代中期，德国学者H.W.VanDerBroek等在交流电机调速中提出了磁链轨迹控制的思想，在此基础上进一步发展产生了电压空间矢量脉宽调制(Space-VectorPulse-WidthModulation，简写为SVPWM)的概念。SVPWM，又称磁链追踪型PWM法，它是从电动机的角度出发，其着眼点是如何使电机获得圆磁场。具体地说，它是以三相对称正弦波电压供电下三相对称电动机定子理想磁链圆为基准，由三相逆变器不同开关模式下所形成的实际磁链矢量来追踪基准磁链圆，在追踪的过程中，逆变器的开关模式作适当的切换，从而形成PWM波。采用空间矢量PWM(SVPWM)算法可使逆变器输出线电压幅值最大达到Ud,比常规SPWM法提高了约15.47%。并且，由于SVPWM有多种调制方式，所以SVPWM控制方式可以通过改变其调制方式来减少逆变器功率器件开关次数，从而降低功率器件的开关损耗，提高控制性能。在同样的采样频率下，采用开关损耗模式SVPWM法的逆变器的功率器件开关次数比采用常规SVPWM法逆变器的功率器件开关次数减少了1/3，大大降低了功率器件的开关损耗。SVPWM实质是一种基于空间矢量在三相正弦波中注入了零序分量的调制波进行规则采样的一种变形SPWM，是具有更低的开关损耗的SPWM改进型方法，是一种优化的PWM方法，能明显减少逆变器输出电流的谐波成分及电机的谐波损耗，降低电机的脉动转矩，且SVPWM其物理概念清晰，控制算法简单，数字化实现非常方便，故目前有替代传统SPWM法的趋势。而随着智能型高速微控制芯片的发展、指令周期的缩短、计算功能的增强及存储容量的增加，使得数字化PWM有了更广阔的应用前景。因此，近些年来电压矢量脉宽调制技术得到了快速地发展，在电气传动的许多方面得到了广泛的应用。1.3有源电力滤波器的国内外研究现状早在20世纪70年代初，日本学者赤木泰文〔AkagiH〕就提出了有源电力滤波器的概念，当时由于电力电子器件制造水平的限制，这项技术没有引起广泛的关注。直到80年代，随着大中功率全控型半导体器件的成熟，脉宽调制(PWM)控制技术的进步以及赤木泰文〔AkagiH〕瞬时无功功率理论的提出，有源电力滤波器才得到迅速发展和完善。作为改善供电质量的一项关键技术，有源电力滤波器在日本、美国、德国等工业发达国家得到了高度的重视和日益广泛的应用，目前世界上APF的主要生产厂家有日本三菱电机公司、美国西屋电气公司和德国西门子公司等。我国在有源电力滤波器方面的研究起步较晚，1989年才有这方面研究的文章出现，1993年才见到试验性的工业应用实验。但近十几年来，越来越多的研究单位对有源滤波技术开展了深入的理论研究和实验，这些研究有的已达到或接近国际先进水平。当前研究工作的关键是加快有源电力滤波器在生产实际中的应用，提高实际应用水平。1.4课题研究的意义及主要工作随着微机技术的发展，指令周期的缩短，计算功能的增强，存储容量的增加，数字化PWM将有更广阔的前景。数字化PWM是PWM控制技术发展的主流方向。但传统的SPWM法比较适合于模拟电路实现，而不适应于现代电力电子技术数字化的发展趋势。故一直以来人们都在努力研制一种新型的易于实现数字化的PWM控制方法。八十年代中期，国外学者H.W.Vander.Broek等在交流调速中提出磁链轨迹控制的思想，进而发展产生了电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)的概念。SVPWM控制技术是一种优化了的PWM控制技术。和传统的SPWM法相比，SVPWM法具有直流利用率高(比传统的SPWM法提高了约15%)，谐波少，控制简单，易于数字化实现等优点。而且电压空间矢量的不同调制方法在不同程度上可以缓解开关频率与开关损耗之间的矛盾问题。正是由于SVPWM控制的这些优点，使得本课题的研究具有现实意义。随着电力电子技术的发展，大量由电力电子开关构成的、具有非线性挑特性的用电设备使电网中的谐波污染状况日益严重。电网中的高次谐波会对电力系统中的各部分设备造成严重影响，因此，必须采取有效的措施来消除电网中的高次谐波。目前大量采用并联型无源滤波器来抑制谐波，但由于并联型的无源滤波器存在不少问题，影响到实际应用。所以目前的趋势是采用电力电子装置进行谐波补偿，这就是电力有源滤波器(APF)。与无源滤波器(PF)相比,电力有源滤波器能对变化的谐波进行迅速的动态跟踪补偿，而且补偿特性不受电网阻抗的影响。有源电力滤波器是当前对电网中谐波污染补偿或抵消的有效手段，本文对有源电力滤波系统的工作原理进行了理论研究和分析。MATLAB/SIMULINK提供的SimPower工具箱基本涵盖了电力系统建模和仿真的各个方面。利用SimPower工具箱对有源电力滤波器装置进行了建模和仿真，能够将有源电力滤波器的工作过程及有关波形准确直观地显示出来，验证了理论分析的正确性。本文主要要完成以下几项任务：1、详细分析空间电压矢量脉宽调制(SVPWM)技术的基本原理。2、简介有源电力滤波器的工作原理和结构种类，谐波检测方法。3、对SVPWM的控制算法进行详细地分析和推导。4、利用MATLAB中的SIMULTNK动态仿真工具实现SVPWM控制算法的动态仿真；同时在此基础上建立SVPWM逆变器有源电力滤波器系统仿真模型，详细分析了此种情况下系统的动态性能仿真。第二章空间矢量脉宽调制技术的理论基础传统的SPWM控制技术主要着眼于使逆变器输出电压尽量接近正弦波，对电流波形一般只能采取间接控制。而在实际应用中，异步电机需要输入电流尽量接近正弦波，从而在空间上形成圆形旋转磁场，产生稳定的电磁转矩。如果对准这一目标，按照跟踪圆形磁场来控制PWM电压，那么控制效果就会更直接。这就是“磁链跟踪控制”的基本思想。磁链的轨迹是靠电压空间矢量相加得到的，所以这种方法又叫做“电压空间矢量调制”，即SVPWM。SVPWM技术最初是应用在电机调速领域的，后来扩展成为一种在整流/逆变领域应用广泛的PWM方法。本节将从传统的磁链跟踪角度来介绍SVPWM技术的基本原理。2.1电压空间矢量的概念电压空间矢量是按照电压所加在绕组的空间位置来定义的。电动机的三相定子绕组可以定义一个三相平面静止坐标系，如图2.1。图2.1电压空间矢量这是一个特殊的坐标系，A,B,C分别表示在空间静止不动的电机定子三相绕组的轴线，它们在空间互差120°三相定子相电压UA、UB、UC分别加在三相绕组上，可以定义三个电压空间矢量、、，它们的方向始终在各相的轴线上，而大小则随时间按正弦规律做变化，时间相位互差120°假设为相电压有效值，f为电源频率，则有：（2-1）假设单位方向矢量，则电压空间矢量相加的合成空间矢量就可以表示为：（2-2）可见是一个旋转的空间矢量，它的幅值不变，为相电压峰值；当频率不变时，以电源角频率为电气角速度做恒速同步旋转，哪一相电压为最大值时，合成电压矢量就落在该相的轴线上。2.2三相逆变器的基本电压矢量图2.2所示为三相电压型逆变器结构图。利用这种逆变器功率开关管的开关状态和顺序组合，以及开关时间的调整，以保证电压空间矢量圆形轨迹为目标，就可以产生谐波少的、且直流电源电压利用率较高的输出。图2.2中的V1-V6是6个功率开关管，引入开关函数SA,SB和SC，分别代表三个桥臂的开关状态。图2.2三相电压型逆变器结构图规定：当上桥臂开关管“开”状态时(此时下桥臂开关管必然是“关”状态)，开关状态为1；当下桥臂开关管“开”状态时(此时上桥臂开关管必然是“关”状态)，开关状态为0。三个桥臂只有“1”和“0”两种状态，因此开关函数SX(X=A,B,C)是一个二值变量，上桥臂器件导通时SX=1，下桥臂器件导通时SX=00(SA,SB,SC)组合在一起，一共有8种基本工作状态，即：100，110，010，011，001，101，111，000。其中前六个工作状态是有效的，称做非零矢量；后两个工作状态称做零矢量。可以推导出，三相逆变器输出的线电压矢量与开关函数的关系为：(2-3)三相逆变器输出的相电压矢量与开关状态矢量的关系为：(2-4)式中，是直流电源电压或称总线电压。式(2-3)和(2-4)的对应关系可用表2-1来表示。表2-1开关状态与相电压和线电压的对应关系SASBSC000000000001001000110100010101100111000000将表2-1中的八组相电压值代入式(2-2)，就可以求出这些相电压的矢量和相位角，这八个矢量就称为基本电压矢量，可分别命名为U0(000)，U1(001)，U2（010），U3(011)，U4(100)，U5(101)，U6(110)，U7(111)，其中U0，U7称为零矢量。图2.3给出了八个基本电压空间矢量的大小和位置。其中非零矢量的幅值相同(模长为2Ud/3)，相邻的矢量间隔60°，而两个零矢量幅值为零，位于中心。表2-1中的线电压和相电压值是在图2.1所示的三相A-B-C平面坐标系中。利用clark变换，可将三相A-B-C平面坐标系中的相电压转换到平面坐标系中去。其转换式为：（2-5）根据式((2-5)，可将表2-1中与开关函数SA，SB，SC相对应的相电压转换成平面直角坐标系中的分量，转换结果见表2-2和图2.3表2-2开关函数与相电压在坐标系的分量SASBSC矢量符号000000010100110100010111011100`图2.3在复平面下三相逆变器的基本电压矢量图第三章有源电力滤波器的研究3.1有源电力滤波器的数学模型建立有源电力滤波器主电路的数学模型，并在此基础上确定其控制系统的控制方案，即电流内环与电压外环的控制方法。电流内环通常采用滞环控制、三角波比较控制以及电压空间矢量控制等方法。本章重点研究电压空间矢量控制并将其与无差拍控制结合作为电流内环的控制方法，以提高补偿电流跟踪控制的实时性。为了维持直流侧电压的稳定，采用PI调节器对电容电压进行控制，并给出PI参数的设计方法。三相三线制并联型有源电力滤波器主电路如图3.1所示，图中，为三相电源电压，将点O作为零电位参考点得到的A,B,C,N这四个点的电压可以表示为、、、，R和L分别表示主电路交流侧的等效电阻和电感，、、是有源电力滤波器的补偿电流，是直流侧电容两端的电压。图3.1三相三线制并联有源电力滤波器的主电路为了分析方便而忽略了主电路中功率开关器件的通态压降，交流侧接口感的非线性，直流侧电压的波动，电源内阻抗与线路阻抗以及死区时间的影响。根据基尔霍夫电压定律得到有源电力滤波器的数学模型为：（3-1）并且有：(3-2)将式（3-2）代入式（3-1）可得：（3-3）假设是三相对称系统，则有：（3-4）先把式(3-3)中三个式子相加，再将式(3-4)代入整理后可得：（3-5）将式（3-5）代入式（3-3）得：(3-6)式(3-6)即由开关函数描述的有源电力滤波器的数学模型，并且可知三相电压为：（3-7）结合SVPWM技术中的开关状态与相电压和线电压的对应关系可以验证结果的正确性。3.2APF的种类APF的结构形式很多，但其基本原理都是类似的，按电路拓朴结构可分为并联型APF、串联型APF和串--并联型APF。（1）并联型APF图3.2为并联型APF基本结构。由于与系统并联,可等效为一受控电流源。并联型APF可产生与负荷电流大小相等、方向相反的谐波电流,从而将电源侧电流补偿为正弦基波电流。主要适用于抵消非线性负载的谐波电流、无功补偿及平衡三相系统中的不平衡电流等。并联型APF在技术上比较成熟。图3.2并联型有源滤波器结构图（2）串联型APF图3.3为串联型APF基本结构。通过1个匹配变压器将APF串联在电源和负载之间,以消除电压谐波,平衡或调整负载的端电压。与并联型APF相比,串联型APF损耗较大,且各种保护电路也较复杂。因此,很少单独使用串联型APF,大多将其作为混合型APF的一部分。图3.3串联型有源滤波器结构图（3）串—并联APF图3.4为串--并联型APF基本结构。具有串联APF和并联APF的优点,能解决电气系统发生的电能质量问题,又称为万能APF或统一电能质量调节器。串联型APF将电源和负载隔离，阻止电源谐波电压串入负载和负载电流流入电网。并联型APF提供一个零阻抗的谐波支路，把负载中的谐波电流吸收掉。这种方案兼有串、并联APF的功能，可以抑制闪变、补偿谐波、消除共同耦合点处的三相电压不平衡，具有较高的性价比。该类APF的主要问题是控制复杂、造价较高。图3.4串联—并联型有源滤波器结构3.3APF的谐波检测方法3.3.1基于频域的检测方法这是最早应用于指令电流运算的一类方法。其基本思想是利用模拟带(或陷波)滤波器进行谐波检测时他的缺点是:当电网频率波动时,所设计的滤波器中心频率会发生偏移,加上该中心频率易受器件参数及温度影响,会使检测出的谐波信号中含有大量基波分量，增加了APF的设计容量和有功损耗，因此，已基本不用。3.3.2瞬时空间矢量法基于瞬时无功功率理论的瞬时空间矢量法是目前三相电力有源滤波器中应用最广的一种指令电流运算方法。最早是由日本学者H·Akagi于1984年提出，仅适用于对称三相电路，后经过不断地改进，现已包括p-q法、Ip-Iq法以及d-p法等。p-q法最早应用，仅适用于对称三相且无畸变的电网；Ip-Iq法不仅对电源电压畸变有效，而且也适用于不对称三相电网；基于同步旋转park变换的d-q法不仅简化了对称无畸变下的指令电流运算，而且也适用于不对称、有畸变的电网。3.3.3有功分离法该方法将被检测量分解为理想传输量(即从公共供电点上看去，负荷是三相对称且纯阻性的,该负荷只消耗有功能量)和另一分量之和,简单明了、易于实现。但该方法以平均有功功率理论为基础，至少存在一个工频周期的延时，实时性较差;并且当电源电压存在畸变时，与电压谐波同次的谐波电流(有功部分)将被淹没一部分。另外，该方法不能单独分离出基波有功分量。3.3.4自适应检测法该方法基于自适应滤波中的自适应干扰抵消原理，从负载电流中消去基波有功分量，从而得到所需的补偿电流指令值。该方法的突出优点是对电网电压畸变、频率偏移及电网参数变化有较好的自适应调整能力，但目前其动态响应速度还较慢。后来又提出了用神经网络实现的自适应检测法。3.3.5同步测定法针对三相不平衡系统提出了同步测定法,可分为等功率法、等电流法和等电阻法3类,即把补偿分量分配到三相中去,分别使补偿后的每相功率、每相电流或每相电阻相等。该方法的缺点是计算量大、时间延迟大。3.4APF的补偿电流控制方法目前电力有源滤波器的闭环控制策略中最常用的是PI控制，另外国内外的学者还对变结构控制，模糊控制和人工神经网控制等现代新型控制方法进行了研究。APF控制策略还包括开关器件的PWM脉冲信号的形成[7]。目前PWM生成方式的研究主要集中在载波比较法、滞环控制法、无差拍控制法和空间矢量法等方法上：3.4.1三角载波控制将电流实际值与参考值之间的偏差经PI调制后与高频三角载波相比较，所得矩形脉冲作为逆变器开关元件的控制信号，从而在逆变器输出端获得所需波形。其优点是动态响应好，开关频率固定,实现简单，缺点是输出波形中含有与三角载波相同频率的高频畸变分量，开关损耗较大,在大功率应用中受到限制。3.4.2滞环比较控制它的原理为：将补偿电流参考值与逆变器实际电流输出值之差输入到具有滞环特性的比较器中，通过比较器的输出来控制开关动作,使逆变器输出值实时跟踪补偿参考值。与三角载波控制相比，滞环比较控制具有开关损耗小、动态响应快、鲁棒性好、控制精度高等特点。其缺点是系统的开关频率、响应速度及电流的跟踪精度均受滞环带宽影响。当带宽固定时,开关频率会随补偿电流的变化而变化,从而引起较大的脉动电流和开关噪音。为了解决开关频率变化的问题,提出了基于电压矢量的滞环电流控制法。3.4.3变结构控制变结构控制是一种控制系统的设计方法，适用于线线性及非线性系统。包括控制系统的调节，跟踪，自适应及不确定等系统。它具有一些优良特性，尤其是对加给系统的摄动和干扰有良好的自适应性。近年来，这种设计方法受到了国内外的广泛重视，得到了很快的发展。但变结构控制对系统的变化和外部干扰不敏感,具有很强的鲁棒性。本质上可视为带宽等于零的滞环比较控制,所以他同样存在开关频率高、变化范围大的缺点。3.4.4无差拍控制与差拍控制无差拍控制是一种在电流滞环比较控制技术上发展起来的全数字化控制技术。他利用前一时刻补偿电流的参考值和实际值，计算出下一时刻的电流参考值及各种开关状态下的逆变器电流输出值，然后选择某种开关模式作为下一时刻的开关状态，从而达到电流误差等于零的目标。该方法的优点是动态响应快且易于计算机执行，缺点是计算量大、对系统参数依赖性较大、鲁棒性差、瞬态响应的超调量大。3.4.5单周控制（又称积分复位控制）单周控制技术具有调制和控制的双重性,通过复位开关、积分器、触发电路及比较器达到跟踪指令信号的目的。其基本思想是控制开关占空比，在每个周期内强迫开关变量平均值与控制参考量相等或成比例。单周控制能在一个周期内自动消除稳态、暂态误差,前一周期的误差不会带到下一周期。这种控制方法具有反应快、开关频率恒定、鲁棒性强、易于实现、控制电路简单等优点。3.4.6空间矢量脉宽调制SVPWM(SpaceVectorPulseWidthModulation)技术具有以下优点：直流侧电压的利用率比SPWM提高15%；采用不连续开关方式调制时，开关器件的损耗降低；调制方法便于数字实现。SVPWM的主要思想是：以三相对称正弦波电压供电时三相对称电动机定子理想磁链圆为参考标准，以三相逆变器不同开关模式作适当的切换，从而形成PWM波，以所形成的实际磁链矢量来追踪其准确磁链圆。传统的SPWM方法从电源的角度出发，以生成一个可调频调压的正弦波电源，而SVPWM方法将逆变系统和异步电机看作一个整体来考虑，模型比较简单，也便于微处理器的实时控制。第四章SVPWM控制算法SVPWM控制算法的原理是对变流器各开关器件的控制信号进行不同组合，然后控制各开关器件的通断使变流器输出的电压空间矢量逼近由三相电压为标准的正弦波所合成的电压空间矢量。将得到的三相参考电压矢量变换为两相静止坐标系下轴与轴的分量、，并且确定PWM周期与直流侧电压后能进行SVPWM控制。SVPWM控制的具体算法如图4.1所示，它包括参考电压所在扇区的确定、相邻两个基本矢量作用时间的计算、矢量作用时间的切换点确定以及与载波比较生成PWM脉冲。图4.1SVPWM控制算法的框图4.1参考电压所在扇区的确定为了消除相间影响，引入空间矢量，即静止坐标。当轴与a轴重合时，两坐标系的变换关系为：（4-1）式中f为电压或电流量，可根据表2-1看出，不同的开关状态下变流器交流侧电压能用下式表示：（k=1~6）(4-2)从式(4-2)可知，是6个模为的空间电压矢量，且相邻两矢量的夹角为60°，因此称为有效矢量；与是零矢量。各空间矢量的分布如图4.2所示。图4.2空间矢量分布图由图4.2可知，6个有效矢量把坐标平面分成六个扇区I~VI。如果参考电压矢量是匀速旋转，可使其端点的运动轨迹为圆形，从而可得到三相对称的正弦量。而事实上由于受到开关频率和基本电压矢量组合有限的约束，端点的运动轨迹通常为多边形，然而随着开关频率的提高，其端点的多边形轨迹会逼近圆形。参考电压矢量是由所在扇区两边的基本电压矢量和零矢量合成的。由于参考电压矢量不停地旋转，所以在进行基本电压矢量的合成前应先判断所在的扇区。通常有以下两种方法:(1)通过确定旋转的角度值来确定其所在的扇区。(2)通过3/2坐标变换，将三相参考电压矢量变换为两相静止坐标系中轴与轴的分量、。对、分量进行简单运算得出所在扇区对应的N值。本文采用第二种方法，通过坐标变换得：（4-3）设N=A+2B+4C，由式(4-3)可知：若>0，即>0则A=1，则A=0；若>0即>0则B=1，否则B=0；若>0即>0则C=1，否则C=0。可见，坐标变换法的实质是通过确定变流器输出的三相线电压的极性来判断参考电压矢量所在的扇区。先计算出N值再由N值确定参考矢量所在的扇区。N值与扇区对应关系如表4-1。表4-1N值与扇区的对应表N123456扇区ⅡⅥⅠⅣⅢⅤ用上述方法判断参考电压矢量所在的扇区极其简单，只要在具体配作用矢量时注意将计算出的S值与实际扇区号N对应即可。4.2相邻两个基本矢量作用时间的计算4.2.1常规SVPWM模式下，计算两个基本矢量作用时间在按照上述的方法确定了参考电压矢量所在的扇区之后，就需要求出参考电压矢量所在扇区的相邻两电压矢量和相应零矢量的作用时间。在传统SVPWM算法中用到了空间角度及三角函数，数字实现时需要预先计算并存储大量数据。实际上，只要充分利用和，就可以使计算大为简化。无论运动到哪一个扇区，在一个开关周期内，它都可以由该扇区两边的基本电压矢量与零矢量合成。其矢量合成方程如下：=++（4-4）其中：=++式中：、为每个扇区所对应的电压矢量作用时间。本文下面将以第一扇区为例，详细介绍电压矢量作用时间的求解过程。如图4.3中，在I扇区，将第一扇区单独画出如下图：图4.3参考电压的合成与分解则可以表示为：（4-5）（4-6）式中，为PWM开关周期，和分别为和在一个PWM开关周期的作用时间，为零矢量的作用时间。令与间的夹角为，则根据正弦定理可得：(4-7)即：（4-8）因为6个基本空间电压矢量幅值相等：（4-9）将式(4-9)代入式（4-8），得第1扇区各矢量的作用时间为：（4-10）又知在坐标系中：（4-11）将式（4-11）代入式（4-10）中得：（4-12）（4-13）同理可计算出在其他扇区时所用基本矢量与零矢量的作用时间，其表达式为：（4-14）式中，和分别为基本矢量和在一个开关周期的作用时间。为了便于软件设计定义了X,Y,Z，从而得出各扇区基本矢量的作用时间如表4-2所示。(4-15)表4-2各扇区基本矢量的作用时间4.2.2过调制暂态的处理以上讨论的是常规SVPWM模式，此时电压矢量端点轨迹位于正六边形的内切圆内，属于线性调制的范围。但是如果电压矢量的端点轨迹位于正六边形的内切圆外，此时SVPWM出现过调制暂态，如不采取措施，输出电压将会出现严重失真，影响电机的输出转矩。理论上可以对端点超出正六边形的部分进行压缩，保持其相位不变，将其端点拉回至正六边形的内切圆内。但是在实际运用中需对电压矢量的端点轨迹是否超出正六边形内切圆进行判断，再进行、、的计算，具体工程实现比较麻烦。因此在此提出一工程实现方法：首先按照常规的方法计算出、后，接着判断是否成立，如成立，则、保持不变；如不成立，则设将电压矢量端点轨迹端点拉回至正六边形内切圆内时两非零矢量作用时间分别为、，具体如下文：在实际系统中当系统发生突变时，即电流发生较大突变时，数字电流环提供的参考电压矢量很可能会超过逆变器输出的最大电压，为了保证合适的空间矢量调制方案，必须对其进行饱和判断。如果十>，以第一扇区为例，有如下比例关系：(4-16)则可求得：（4-17）然后可由此作为相邻两电压空间矢量和零矢量的持续时间。若，则无需修正（4-18）4.3矢量作用时间的切换点确定与PWM脉冲的生成选择具体的调制方案进行矢量调制，在实际系统中应尽量减少开关状态变化时引起的开关损耗，因此不同开关状态的顺序必须遵守下述原则：每次切换开关状态时只切换一个功率开关器件，以满足最小开关损耗。按照这个原则，仍以第一扇区为例其调制顺序为：000-100-110-111-110-100-000，称为对称七段式PWM生成方式，即每个开关周期都以零矢量（000）开始和结束，中间是（111），并且根据开关损耗最小的原则使每次开关切换时只有一个开关器件动作。对于第I扇区，一个周期内生成的三相调制波形如图4.3所示，其基本矢量切换点、、的计算公式如下：（4-19）图4.4扇区Ⅰ内的SVPWM调制波形示意图图4.5第一扇区的三相调制波形图中包括三角载波和三相输出电压波形及该扇区的电压空间矢量序列，设、、分别为、与三角波进行比较以产生PWM波形的三个比较值，先假定三角载波幅值和周期相等，要保证各矢量持续的时间，应如下计算比较值：（4-20）其中，、为两个非零矢量的作用时间，、在不同扇区中对应不同矢量的作用时间，具体对应哪个矢量可由各扇区矢量顺序确定。无论在哪一个扇区，都对应最先作用的非零矢量时间(如扇区I中等于)，则为另一个非零矢量的作用时间(如扇区I中等于)。在一个载波周期中，三个比较值具体分配给哪一相可由各扇区PWM波形确定，应分配给输出占空比最大的相，分配给占空比最小的相。根据上述分析以及连续开关调制模式下各扇区的PWM波形可得出以下结论：定义：（4-21）则在不同的扇区内A,B,C三相对应的开关时间可用、、，根据表4-3进行赋值。表4-3切换点、、的赋值表扇区号ⅠⅡⅢⅣⅤⅥ其他扇区的开关切换顺序和切换点，如表4-4所示：表4-4各扇区的开关切换顺序和切换点扇区开关切换顺序切换点ⅠⅡⅢⅣⅤⅥ通过各开关的切换，可以得到所希望的PWM波形。但一切皆是自动进行无需人为干涉，只需做好的赋值工作即可。图4.6给出了各扇区的PWM波形，这些波形统统由各扇区中、、的计算值再通过与载波进行比较得来。图4.6参考电压矢量在各个扇区中的SVPWM波形至此，SVPWM技术的理论方面的工作基本结束，总结包括：（1）、参考电压矢量所在扇区的确立；（2）、相邻两个基本向量作用时间的计算；（3）、饱和情况下相邻两个基本向量作用时间的计算；（4）、矢量作用时间的切换点确定与PWM脉冲的生成。第五章SVPWM控制算法仿真5.1MATLAB动态仿真工具SIMULINK简介随着控制理论和控制系统的迅速发展，对控制效果的要求越来越高，控制算法也越来越复杂，因而控制器的设计也越来越困难。于是自然地出现了控制系统地计算机辅助设计技术。近30年来，控制系统的计算机辅助设计技术的发展已经达到了相当高的水平，出现了很多的计算机辅助设计语言和应用软件。目前，MATLAB(MatrixLaboratory)是当今国际上最流行的控制系统辅助设计的语言和软件工具。MATLAB是由MathWorks公司开发的一种主要用于数值计算及可视化图形处理的高科技计算语言。它将数值分析、矩阵计算、图形处理和仿真等诸多强大功能集成在一个极易使用的交互式环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的总多科学提供了一种高效率的编程工具，集科学计算、自动控制、信号处理、神经网络、图象处理等于一体。MATLAB具有三大特点:1、功能强大：包括数值计算和符号计算，计算结果和编程可视化，数学和文字统一处理，离线和在线皆可处理；2、界面友好，语言自然：MATLAB以复数矩阵为计算单元，指令表达与标准教科书的数学表达式相近；3、开放性强：MATLAB有很好的可扩充性，可以把它当作一种更高级的语言去使用，可容易地编写各种通用或专用应用程序；正是由于MATLAB的这些特点，使它获得了对应用学科(特别是边缘科学和交叉科学)的极强适应力，并很快成为应用学科计算机辅助分析设计、仿真、教学乃至科技文字处理不可缺少的基础软件，成为欧美高等院校、科研机构教学与科研必备的基本工具。MATLAB有许多工具箱(Toolbox)，这些工具箱大致分为两类：功能性工具箱和学科性工具箱。前者主要用来扩充MATLAB的符号计算功能、图视建模功能和文字处理功能以及与硬件实时交互功能;后者专业性较强，如控制工具箱CControlToolbox)、神经网络工具箱(NeuralNetworkToolbox)、信号处理工具箱((SignalProcessingToolbox)等，使MATLAB在线性代数、矩阵分析、数值计算及优化，数理统计和随机信号分析、电路及系统、系统动力学、信号和图象处理、控制理论分析和系统设计、过程控制、建模和仿真、通信系统、财政金融等众多专业领域的理论研究和工程设计中得到了广泛应用。在MATLAB中，Simulink是一个比较特别的工具箱，它具有两个显著的功能：Simu(仿真)与Link(链接)，是实现动态系统建模、仿真的一个集成环境。具有模块化、可重载、可封装、面向结构图编程及可视化等特点，可大大提高系统仿真的效率和可靠性;同时，进一步扩展了MATLAB的功能，可实现多工作环境间文件互用和数据交换。它支持线性和非线性系统、连续时间系统和离散时间系统、连续和离散混合系统，而且系统可以是多进程的。Simulink提供了友好的图形用户界面(GUI)，模型由模块组成的框图来表示，用户建模通过简单的单击和拖动鼠标的动作就能完成。Simulink的模块库为用户提供了多种多样的功能模块，其中有连续系统(Continous)、离散系统(Discrete)、非线性系统(Nonlinear)等几类基本系统构成的模块，以及连接、运算模块。而输入源模块(Sources)和接受模块(Sinks)则为模型仿真提供了信号源和结果输出设备。模型建立后，可以直接对它进行仿真分析。可以选择合适的输入源模块(如正弦波((SineWave))作信号输入，用适当的接收模块(如示波器(Scope))观察系统响应、分析系统特性、仿真结果输出到接收模块上。如果仿真结果不符合要求，则可以修改系统模型的参数，继续进行仿真分析。5.2SVPWM的SIMULINK的实现在MATLAB的SIMULINK环境下，非常容易实现上节所述的SVPWM控制算法。实现SVPWM算法的各个子系统框图如下所示：1、要实现SVPWM控制算法，首先要将三相A-B-C平面坐标系中的相电压、、转换到平面坐标系中、。通过clark变换，可将、、转换成、。在SIMULINK中，非常容易实现此转换，其实现仿真图如图5.1所示。图5.1、、转换到平面坐标系中、2、根据、的关系判断参考电压矢量所在的扇区N，只需经过简单的加减及逻辑运算即可确定其所在的扇区。在Simulink中实现此判断的仿真图如图5.2所示图5.2判断参考电压矢量所处扇区N3、只需将、以及采样周期和逆变器直流电压作为输入，经过简单的算术运算即可得到X,Y,Z，在Simulink中实现此算法的仿真图如图5.3所示。图5.3计算X,Y,Z4、根据参考电压矢量所处的扇区N确定相邻两基本电压矢量的作用时间、〔根据表4-2进行赋值)。通过编写S函数实现扇区过渡特殊情况的处理；而经过简单的算术运算和逻辑运算实现参考电压矢量过调制的处理。在Simulink中实现该算法的仿真图如图5.4所示。图5.4计算、5,、、经过简单的算术运算可将得到、、，在Simulink中实现该算法的仿真图如图5.5所示。图5.5计算、、6、根据参考电压矢量所处的扇区N确定A,B,C三相的调制波、、（根据表4-3进行赋值)。在Simulink中实现该算法的仿真图如图5.6所示。图5.6计算、、7、图5.7给出了在Simulink中实现逆变器和PWM的仿真图。此时，将三相逆变器的六个功率开关器件看作为六个理想开关器件，加入了一定的死区。调制波为、、，载波是周期为，高度为的三角波。图5.7逆变器和PWM实现以上给出了在Simulink中实现SVPWM控制算法的各个子系统的框图，而图5.8给出了实时产生SVPWM波的整个仿真框图。给定PWM周期(即采样周期)和母线直流电压，参考电压矢量在A,B,C轴系下的分量由三相对称正弦电压(、、)提供，逆变器的输出电压为实时产生的SVPWM波。图5.8SVPWM波的整个仿真框图5.3仿真结果与分析在前一节中，详细列出了实现SVPWM控制算法的各个子系统仿真框图及实时产生SVPWM波的整个仿真框图。而在本节中将通过建立SVPWM逆变器供电下三相有源电力滤波器系统仿真模型，对SVPWM的算法进行详细地仿真分析，同时对SVPWM逆变器供电下三相有源电力滤波器系统动态性能进行仿真分析。5.3.1SVPWM逆变器供电下三相有源电力滤波器系统仿真模型在SIMULINK电气系统模块库(SimPowerSystem)中有4个子模块:电源、基本元件、电力电子器件和测量模块库。电气系统模块库中的Powerlib模块与常规SIMULINK模块有本质的区别，在仿真前的初始化过程中，需要把Powerlib模块的系统转化为SIMLTLINK能够仿真的等效系统，这些处理过程对用户是屏蔽的。并且系统中若同时使用两种信号，需要采用中间接口模块，常规模块信号进入电气模块信号时，一般采用可控电压源或可控电流作为中间接口环节。电气模块进入常规模块时，一般采用电压测量模块或电流测量模块作为中间接口环节。具体仿真图如图5.10所示。图5.9谐波电流检测仿真图说明：PWM发生模型被组合成一个子系统，产生的PWM波送至逆变桥控制IGBT器件的开关。图5.10有源电力滤波器仿真模型5.3.2仿真结果选定的仿真环境如下：（1）电源：三相电源有效值为380V，频率为50Hz；（2）非线性负载：三相可控整流桥，直流侧选择的RLC负载，额定电压为380V，额定频率为50Hz；（3）有源电力滤波器主电路RLCBranch中R为0.001Ω，L为5MH，滤波器直流侧的电源电压是1200V。根据给定的仿真条件和计算的各参数，建立APF系统进行仿真，当负载系统为三相不可控整流桥时，以A相为例得到的仿真得到的波形如图所示：图5.11A相负载电路上电流波形图5.12A相负载电路上电流谐波分量图5.13pwm波图5.14补偿后的电流波形5.3.3仿真结果分析1．对目前谐波电流检测方法和补偿电流控制策略的基本原理进行对比分析可以发现目前还没有一种非常理想的检测方法能够既快速又准确的检测出要补偿的谐波和无功分量。2.空间矢量的算法较复杂，有一定的延时，这不利于有源电力滤波器的实时控制。实际应用中应选用DSP进行数字控制运算，以减小延时。在周期性谐波电网可以使用电流预测方法，或是对相位进行补偿。3．在仿真过程有不少参数设置问题，要多加调试4.电力谐波广泛存在于电力电网之中，严重威胁着人类赖以生存的电力环境。进行谐波治理，将电力谐波限制在一定的水平之内有着重要的意义。电力有源滤波器是很有前景的一个谐波抑制手段。本文所设计的有源电力滤波器可以有效抑制电力电子装置所产生的谐波,具有较好的补偿特性,在一些谐波成分复杂、多变的场合更具有优势。可以为有源电力滤波器实际的研制工作提供参考和依据,具有重要的指导意义。结论与展望6.1结论针对电力系统的谐波问题，在研究有源电力滤波器抑制谐波机理的基础上，分析总结了现有的谐波电流检测方法和电流跟踪控制方法，研究了近年来应用于有源电力滤波器中的新的控制技术—空间矢量PWM控制。设计了基于空间矢量控制的有源电流滤波器的实验系统，通过补偿性能测试对空间矢量PWM控制方法进行了实验验证。论文主要的研究成果如下:（1）详细分析了SVPWM技术的理论原理，包括参考向量所在扇区的确定，相邻基本矢量的作用时间的计算以及矢量作用时间的切换点确定与PWM脉冲的生成最后利用matlab/simulink搭建了SVPWM仿真模型，仿真结果得到PWM波形。（2）在分析有源电力滤波器等值电路的基础上，探讨了空间矢量控制技术应用于并联有源电力滤波器的原理，推导了有源电力滤波器的空间矢量控制方程，并建立了空间矢量控制的数学模型，利用matlab仿真软件搭建了并联有源电力滤波器的仿真电路，并通过仿真证实了使用该控制策略的有源电力滤波器具有较好的补偿性能。（3）本论文主要研究内容是SVPWM技术，有源电力滤波器只是为了说明SVPWM技术的一方面应用领域。故而大部分笔墨都是有关SVPWM技术的理论和仿真，有源电力滤波器只是简单涉及。6.2展望本文虽然涉及到SVPWM技术和有源滤波器的理论原理，但研究还不是很深层次，由于时间有限仿真的结果也不是很完美希望以后能花更多的时间、精力投入到仿真中，争取把仿真部分做得更好，为理论研究提供更多、更宝贵的实验结果。致谢本论文自始自终是在阮老师的悉心指导下完成的。阮老师渊博的专业知识、严谨的治学作风以及崇高的为人，都使我深深敬佩。在此，谨向阮老师致以衷心的感谢和最崇高的敬意！作者还要感谢王同学，在论文写作期间他们给我许多热情无私的帮助，帮我解决了许多难题，让我的知识得以丰富。同时，还有感谢我深爱的父母，是他们辛勤工作供我上大学，给了我增长知识、开阔眼界的机会并获得一个很好的学习环境。本论文的撰写过程中参阅了大量的文献资料，向这些文献的原作者们表示感谢。另外，还要衷心地感谢在百忙之中抽出时间评审本论文的答辩委员会的各位老师们。最后，感谢我的母校，感谢电气信息学院，感谢电气工程及其自动化所有的帮助关心过我的老师和同学。参考文献[1]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，1998.[2]刘平英，刘国海.电力有源滤波器的现状及发展趋势[J].江苏电气，2007.[3]夏向阳，廖晓科.有源电力滤波器的研究热点和发展[J].变频器世界，2007，12：3-29.[4]张宇，电力污染之谐波的抑制[[J].工程建设与设计，2011，5：1-104.[5]黄飚，基于MATLAB的并联型电力滤波器仿真[J].电气开关，2008，5（3）：38-43.[6]潘翀，侯世英，吕厚余，李学远.基于MATLAB的谐波电流检测的建模与仿真[J].计算机仿真，2005,22（12）:194-196.[7]薛定宇，制系统计算辅助设计一一MATLAB语言及应用》.清华大学出版社，1997.[8]李定珍.基于MATLAB的有源电力滤波器研究[J].南阳理工学院报，2011[9]F.Temurtas，R.Gunturkun，N.Yumusaketal.Harmonicdetectionusingfeedforwardandrecurrentneuralnetworksforactivefilters[J].ElectricPowerSystemsResearch2004，72(1)：33-40.[10]钟庆昌，于淑红，谢剑英.控制系统SIMULINK仿真技巧.电气自动化，2009，12（3）：12-19.[11]杨玉杰，汪仁先.基于MATLAB的SVPWM变频调速系统的仿真.鞍山钢铁学院学报，2002，5(4)：56-63.[12]HirofumiAkagi,EdsonHirokazuWata