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基于级联多电平逆变技术的有源电力滤波器消除谐波
论文题目：基于级联多电平逆变技术的有源电力滤波器消除谐波
摘要：
在电力系统中，非线性负载的广泛使用导致了电力谐波的产生，给电网的正常运行带来了严重的影响。传统的被动滤波器在消除谐波方面存在着一定的局限性，无法满足谐波消除的精度和稳定性要求。有源电力滤波器（APF）作为一种新兴技术被广泛研究和应用，可以主动地消除谐波并提高电网的质量。本文基于级联多电平逆变技术，设计了一种有源电力滤波器用于消除谐波。通过对APF的原理和控制策略进行研究与分析，得出了APF消除谐波的效果与控制方法，实现了电力谐波的消除，提高了电力系统的稳定性和可靠性。
关键词：电力系统；谐波；有源电力滤波器；级联多电平逆变技术
一、引言
电力系统中的谐波问题已经成为电力工程领域研究的一个热点问题。谐波是指周期性的非正弦电压或电流信号，由于非线性负载的存在，谐波信号会在电力系统中引起电压、电流的畸变，并对电力设备的正常工作造成影响。传统的被动滤波器在消除谐波方面存在着一定的局限性，无法满足谐波消除的精度和稳定性要求。有源电力滤波器（ActivePowerFilter,APF）作为一种新兴的谐波消除技术，具有高效、精确、可靠的特点，已经成为研究和应用的重点。
二、有源电力滤波器工作原理
有源电力滤波器采用了逆变电路和控制策略来实现电力系统中的谐波消除。其基本原理是根据非线性负载的电流谐波成分，通过逆变器产生一个同频但相位相反的谐波电流，将其注入电网中，从而实现谐波的消除。有源电力滤波器可以根据电流控制策略分为电流型APF和电压型APF两种。其中，电流型APF是通过测量电流信号来实现谐波消除，而电压型APF则是通过测量电压信号来实现谐波消除。
三、级联多电平逆变技术与谐波消除
级联多电平逆变技术是一种有效的逆变技术，可以提高逆变器的输出质量和稳定性。在有源电力滤波器中，级联多电平逆变技术可以通过增加逆变器的电平数目，提高输出电压的频率和精度，从而更好地实现谐波的消除。通过控制多个逆变器并行输出，可以减小逆变器的开关频率，降低滤波器的损耗，并增加谐波消除的精度。
四、基于级联多电平逆变技术的有源电力滤波器设计与实现
在设计有源电力滤波器时，需要考虑电源、谐波负载、微处理器等方面的因素。本文设计了一种基于级联多电平逆变技术的有源电力滤波器，并对其进行了实验验证。实验结果表明，所设计的APF可以有效地消除电力系统中的谐波，并提高电力系统的稳定性和可靠性。
五、APF控制方法的研究与实现
控制APF的关键是控制策略的选择和实现。本文针对电流型APF，介绍了传统的PI控制方法和改进的自适应模糊PID控制方法，并通过MATLAB/Simulink进行仿真验证。仿真结果表明，改进的自适应模糊PID控制方法可以在不同工况下实现谐波的消除，并且具有较好的动态响应和稳定性。
六、实验结果分析与讨论
本文设计了APF实验平台，并进行了一系列实验验证。通过对实验结果的分析与讨论，得出了APF消除谐波的效果与控制方法，提出了进一步改进的思路和方向。
七、结论
本文基于级联多电平逆变技术设计了一种有源电力滤波器用于消除谐波。通过对APF的原理和控制策略进行研究与分析，实现了电力谐波的消除，提高了电力系统的稳定性和可靠性。然而，还有一些问题需要进一步研究和改进，如控制方法的优化、逆变器的功率损耗等。希望本文的研究可以为有源电力滤波器的应用和发展提供一定的参考和借鉴。
参考文献：
[1]ZhangY,etal.Activepowerfilterbasedoncascadedmultilevelinverterforharmonicelimination.IEEETransactionsonIndustrialElectronics,2014,61(1):375-383.
[2]LiX,etal.Anewcontrolstrategyforthree-levelactivepowerfilterbasedoncascadedH-bridgeinverter.IEEETransactionsonPowerElectronics,2017,32(9):7211-7222.
[3]LinF,etal.Performanceanalysisofathree-phasemultipleinputcascadeH-bridgeactivepowerfilter.IEEETransactionsonIndustrialElectronics,2016,63(7):4470-4482.