并联型有源电力滤波器谐波检测与电压预测控制的研究的任务书.docx

并联型有源电力滤波器谐波检测与电压预测控制的研究的任务书
任务书
一、研究背景
由于现代工业和生活中广泛使用的非线性负载设备，使得工业和商业用电中出现了大量的谐波扰动。这些谐波扰动不仅会引起其他负载设备的故障，而且可能会破坏电网的电力质量。为了解决这个问题，研究人员提出了各种谐波抑制方法和技术。其中有一种被称为有源电力滤波器。
有源电力滤波器是一种先进的谐波抑制技术。其基本原理是利用转换器的电力电子器件来产生一个反向相位的电流，以抵消原电流中的谐波成分。通过不断调节有源电力滤波器的输出与负载电流保持相位差为零，并且振幅减小到最小，从而达到谐波抑制的目的。
然而，目前主流的有源电力滤波器在设计和控制时存在较大的问题。其主要原因是无法对负载端的谐波电流进行实时检测，无法进行准确的控制和预测。因此，需要开发一种能够对有源电力滤波器的谐波电流进行实时检测和电压预测控制的新型方案，以提高其抑制谐波的效果和控制精度。
二、研究目的和内容
本课题旨在开发一种新型的并联型有源电力滤波器，该滤波器能够实时检测谐波电流，并进行电压预测控制，以提高谐波抑制的效果和控制精度。具体研究内容如下：
（1）设计并实现一种有源电力滤波器的并联型结构，该结构具有较高的谐波滤波性能和控制精度。
（2）开发一种新型的谐波电流检测算法，并嵌入到有源电力滤波器中，以实时检测谐波电流并进行相应的响应。
（3）基于谐波电流检测和电压预测控制，设计并实现一种新的控制策略，以提高有源电力滤波器的抑制谐波效果和控制精度。
（4）通过实验验证所开发的并联型有源电力滤波器的效果，并对其关键技术进行优化和改进，提高其实际的工程应用价值。
三、研究方案
（1）设计并实现有源电力滤波器的并联型结构
根据有源电力滤波器的基本原理和控制需求，设计一种新型的并联型有源电力滤波器结构，其中包括各种电力电子器件、滤波电容、谐振电抗、电感电容、直流电容等主要组成部分。在设计过程中，需考虑结构的谐波滤波性能和控制精度，并进行详细的电路仿真和实验验证。
（2）开发新型的谐波电流检测算法
基于现有的谐波电流检测算法，进一步提升其精度和可靠性。在做好电路仿真设计前提下，根据有源电力滤波器所要滤出的谐波进行匹配，从而得到一种新的、更加准确的谐波电流检测算法。实现该算法需要对滤波器系统进行数学建模，并结合滤波器电路参数等，进行模拟计算和实际测试。
（3）设计并实现新的控制策略
基于谐波电流检测和电压预测控制，设计并实现一种新的控制策略，以提高有源电力滤波器的抑制谐波效果和控制精度。主要包括PLL同步、电流预测、电流控制、多电平辅助逆变等方面的应用；还需要针对控制策略的响应特性、控制过程稳定性等方面进行模拟和实验分析。
（4）实验验证并完善优化
通过实验对所开发的并联型有源电力滤波器进行验证，并对其关键技术进行优化和改进。主要包括对滤波器结构、电路参数、谐波电流检测算法、控制策略等方面的优化和改进研究，以提高整个系统的稳定性和抑制谐波的效果。在实验过程中，还需进行充分的数据处理和实验分析，以得出科学而可靠的实验结果。
四、研究重点和难点
（1）设计并实现有源电力滤波器的并联型结构，使其具有较好的谐波滤波性能和控制精度；
（2）开发新型的谐波电流检测算法，对信号进行有效处理和匹配，在保持精度和可靠性的前提下，降低算法复杂度；
（3）设计并实现新的控制策略，充分考虑有源电力滤波器系统的整体特性和稳定性，使其在实现抑制谐波的同时兼顾系统的控制准确性；
（4）充分利用实验手段对系统进行验证和优化分析，增强研究的可靠性和科学性，提高有源电力滤波器在工业实际应用中的适用性。
五、预期成果
（1）设计并实现了一种新型的并联型有源电力滤波器，该滤波器具有较好的谐波滤波性能和控制精度；
（2）开发了一种新型的谐波电流检测算法，并成功地嵌入到有源电力滤波器中进行实时检测；
（3）提出了一种新的控制策略，并成功地实现了对有源电力滤波器的电压预测控制和电流控制；
（4）通过实验验证了所开发的新型并联型有源电力滤波器的效果和性能，并得到了合理的实验结果；
（5）发表相关学术论文，为有源电力滤波器的控制与预测研究提供参考和借鉴。
六、研究进度安排
2022年1月至3月：开展有源电力滤波器的原理和电路设计，构建有源电力滤波器的仿真模型并对其进行仿真分析。
2022年4月至6月：开发新型的谐波电流检测算法，并成功地嵌入到有源电力滤波器中进行实时检测。
2022年7月至9月：推出新型的控制策略，并对其进行实验测试和测试评价，对控制策略进行适当的优化和改进。
2022年10月至12月：搭建并联型有源电力滤波器的实验平台，通过实验验证其效果和性能，并就有关问题进行理论研究和实验分析。
七、研究经费预算
经费预算：170万元
其中：
（1）设备费：60