基于MATLAB的有源电力滤波器主电路设计与参数优化

本文主要探讨了有源电力滤波器（APF）的主电路设计及其仿真技术，针对2010年的研究成果。APF是一种用于改善电力系统质量的关键设备，通过调整或补偿电网中的谐波电流，从而提高电力系统的稳定性。研究主要聚焦于电压型和电流型两种基本拓扑结构。 电压型APF利用大容量电容作为直流侧储能元件，其工作原理是保持电容两端电压恒定，通过 PWM 控制交流侧输出电压，以抵消谐波。这种结构的优势在于损耗较低，效率较高，因此在实际应用中较为广泛。 电流型APF则使用大容量电感作为储能元件，它的主要特点是控制直流侧电感电流恒定，交流侧输出为 PWM 电流波。电流型 APF能提供更全面的谐波补偿，包括分数次谐波和超高次谐波，且避免了因开关器件直通导致的短路问题，提高了系统的可靠性。 文章指出，主电路参数，尤其是LC参数的选择，对于APF的性能至关重要。传统的经验确定方法可能导致设计误差，因此提出了一种基于追踪谐波电流的计算方法，这种方法既简单又实用，能够有效地辅助计算出优化的参数。 作者程诚、廖冬初和熊琦通过理论分析，构建了MATLAB仿真模型，用实际仿真结果验证了所提计算方法的有效性和正确性。他们将APF的拓扑结构分类为并联型、串联型以及串并联混合型，强调了并联型APF作为可控电流源的特点，其功率元件直接并联于电力系统中。 本文不仅提供了深入理解有源电力滤波器主电路设计的关键，还展示了通过仿真工具优化设计过程的重要性和实用性，这对于电力系统工程师来说是一项重要的技术参考。本文的研究对于提升电力系统的性能，特别是谐波抑制能力具有重要意义。