采用SRF算法的分流有源滤波器【并联有源滤波器的仿真电路可降低谐波和无功功率】附Matlab代码

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🔥 内容介绍

在电力系统中，随着电力电子设备的广泛应用，谐波污染和无功功率问题日益突出，这不仅影响电力设备的正常运行，还会降低电力系统的效率和稳定性。分流有源滤波器（Shunt Active Filter，SAF）作为一种有效的谐波治理和无功补偿装置，能够实时检测电网中的谐波和无功电流，并产生相反的补偿电流，从而净化电网。同步旋转坐标系（Synchronous Reference Frame，SRF）算法因其检测精度高、响应速度快等优点，被广泛应用于分流有源滤波器的谐波和无功电流检测中。本文将详细介绍基于 SRF 算法的分流有源滤波器的工作原理、仿真电路设计以及其在降低谐波和无功功率方面的效果。

二、SRF 算法原理

SRF 算法是一种基于三相电路瞬时无功功率理论的谐波和无功电流检测方法。其核心思想是将三相静止坐标系（abc 坐标系）中的电流或电压信号转换到同步旋转坐标系（dq 坐标系）中，在 dq 坐标系中，基波有功分量表现为直流分量，而谐波和无功分量则表现为交流分量，通过低通滤波器（LPF）可以很容易地将直流分量和交流分量分离，从而提取出谐波和无功电流分量。

三、分流有源滤波器的工作原理

分流有源滤波器主要由主电路和控制电路两部分组成。主电路采用三相电压型逆变器，通过电抗器与电网并联，其作用是产生与电网中谐波和无功电流大小相等、方向相反的补偿电流，从而抵消电网中的谐波和无功电流。控制电路主要包括电流检测模块、补偿电流指令生成模块和电流跟踪控制模块。其中，电流检测模块采用 SRF 算法检测电网中的谐波和无功电流；补偿电流指令生成模块根据检测到的谐波和无功电流生成补偿电流指令；电流跟踪控制模块采用脉冲宽度调制（PWM）技术控制逆变器，使逆变器输出的补偿电流能够准确跟踪补偿电流指令。

四、仿真电路设计

基于 MATLAB/Simulink 搭建采用 SRF 算法的分流有源滤波器仿真电路，主要包括以下几个部分：

五、仿真结果分析

（一）谐波抑制效果

在未接入分流有源滤波器时，非线性负载产生的谐波电流使电网电流波形发生畸变，总谐波畸变率（THD）较高。接入采用 SRF 算法的分流有源滤波器后，通过检测和补偿谐波电流，电网电流波形得到明显改善，THD 显著降低。

仿真结果显示，未接入滤波器时，电网电流的 THD 为 35% 左右；接入滤波器后，电网电流的 THD 降至 5% 以下，满足国家标准对电网谐波的要求（THD≤5%）。

（二）无功补偿效果

在未接入分流有源滤波器时，非线性负载消耗一定的无功功率，导致电网的功率因数较低。接入滤波器后，滤波器能够补偿非线性负载所需的无功功率，提高电网的功率因数。

仿真结果表明，未接入滤波器时，电网的功率因数为 0.7 左右；接入滤波器后，电网的功率因数提高到 0.95 以上，提高了电力系统的效率。

六、结论

本文设计了一种采用 SRF 算法的分流有源滤波器，并通过 MATLAB/Simulink 搭建了仿真电路。仿真结果表明，该滤波器能够有效地检测和补偿电网中的谐波和无功电流，显著降低电网电流的 THD，提高电网的功率因数，具有良好的谐波抑制和无功补偿效果。

SRF 算法作为一种高效的谐波和无功电流检测方法，在分流有源滤波器中具有广泛的应用前景。未来可以进一步优化 SRF 算法的性能，如提高检测精度、加快响应速度等，以适应更复杂的电力系统环境。同时，还可以研究多电平逆变器在分流有源滤波器中的应用，以提高滤波器的输出功率和效率。

⛳️ 运行结果

🔗 参考文献

[1] 戴文进,陈铭,李红云.基于三相并联混合有源滤波器的直接功率控制理论[J].通信电源技术, 2008, 25(2):4.DOI:10.3969/j.issn.1009-3664.2008.02.009.

[2] 童立青,钱照明,彭方正.同步旋转坐标谐波检测法的数学建模及数字实现[J].中国电机工程学报, 2009, 29(019):111-117.DOI:10.1109/MILCOM.2009.5379889.

[3] 童立青,钱照明,彭方正.同步旋转坐标谐波检测法的数学建模及数字实现[J].中国电机工程学报, 2009.DOI:CNKI:SUN:ZGDC.0.2009-19-018.

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