并联有源电力滤波器的研究(2)
4.4 检测与调理电路设计 20
4.5 采样触发信号提取电路设计 22
4.6 D/A转换电路设计 24
4.7 电流滞环跟踪控制电路设计 25
5 并联有源电力滤波器软件设计 27
5.1 主程序的设计 27
5.2 采样中断子程序的设计 28
5.3 谐波和无功电流计算子程序的设计 29
5.4 软启动程序设计 31
5.5 本章小结 32
6 结论 33
参考文献 35
1 绪论
1.1谐波问题及其危害
上个世纪20年代，研究人员观察到了电网上存在的谐波状况。当时，由于一些非线性电力设备的使用，欧洲一些国家的电网出现了电压畸变等一系列问题。
上个世纪50-60年代，在相关技术人员的努力下，高电压直流输电技术飞速进步，由此衍生了大量关于电网谐波抑制问题的研究文章。近20年来，随着半导体技术日趋成熟，功率电子器件被大量使用，谐波问题吸引了各国的目光。
电力系统谐波诞生于一些不具有线性特性的强弱电装置，正常稳态运行条件下，谐波电动势被抑制在一定范围内，危害不大。符合要求的三相电网的波形必须至少达到如下条件：(1)频率固定；(2)电压值收敛在较小的范畴内。但是实际上，由于一系列的因素，不但电力系统中负载电流为不规则波形，而且负载端电压含有高次谐波，从而电网中产生大量谐波电压。谐波对电力系统的稳定性有巨大的影响。
谐波的危害可以具体总结为下面几点：
(1)产生附加的能耗，导致设备表面聚集了过大的内能。
(2)容易击穿绝缘。
(3)可能引起电机的机械振动。
(4)导致电力测量装置无法符合标准地运行。
(5)产生的电磁脉冲影响别的系统线路运行。
现代电力电子技术的飞速发展，有好的一面的同时也有坏的一面，技术快速发展的同时，也对电网的稳定性造成了一定的风险。因此对谐波进行抑制是很必要的。
1.2谐波的抑制
所谓谐波抑制，就是尽可能减少导入电网的谐波电流，实现电网电压正弦化的目的。目前主要有两个方面的措施：(1)在能量源处即电网发电机输出端进行谐波抑制；(2)在负载端装设相关设备以抵消谐波电流。
在能量源处进行谐波抑制的思想是对电力系统结构进行改进，让它的功率因素尽可能升高。其方法主要有以下两种:
(1)在电网上一定位置安装高性能的LC基本滤波器用来吸收杂波。
(2)对变流器二次侧进行次数比较多的变流操作。
有源电力滤波器，即APF，可以说是当今使用频率最高的谐波抑制手段。与传统LC滤波器不同，即使谐波电流不断变化，也能进行实时的动态补偿，弥补了传统LC滤波器的不足，可以说是一种巧妙的谐波抑制及无功补偿设备。
1.3 有源电力滤波器的发展状况
上个世纪60年代是有源电力滤波器的萌芽时期。1969年国外两位学者发表了有关谐波抑制的学术文章，文章里阐述了一种崭新的方法，即向交流电网注入相位相反的谐波电流来抵消电源电流中的谐波成分，来达到电网电压正弦化的目的。
1971年，有源电力滤波器的完整框架诞生于H.Sasaki和T.Machida发表的学术文章中。但由于当时技术水平较落后，使用落后的器件产生电流，其损耗很大，效率很低，因此不能大量投入应用中。
1976年，L Gyugyi和他的同事设计了采用脉宽调制技术的思想。其基本思路是借助于脉宽调制技术控制变流器，从而构成一种更加新颖，实用的有源电力滤波器。但是由于当时技术的水平比较低，因而只能处于研究阶段。