【并联有源滤波器与SRF算法】【非线性和线性负载连接到三相供电系统】并联有源滤波器模拟电路，减轻谐波和无功功率附simulink仿真

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🔥 内容介绍

在现代电力系统中，三相供电系统广泛应用于工业生产、商业建筑等领域。然而，系统中同时存在的线性负载（如异步电机、电阻炉）和非线性负载（如变频器、整流器）会产生严重的谐波污染与无功功率损耗，导致电压畸变、设备过热、电能利用率下降等问题。并联有源滤波器（Shunt Active Power Filter，APF）作为治理谐波与补偿无功的核心设备，通过实时检测负载电流中的谐波与无功分量，生成反向补偿电流注入电网，可有效抑制谐波扩散并改善功率因数。

同步旋转坐标系（Synchronous Reference Frame，SRF）算法作为 APF 电流检测的关键技术，能够在旋转坐标系下将三相交流量转化为直流量，实现谐波与基波有功、无功分量的快速分离，具有检测精度高、动态响应快的优势。本文将系统阐述三相并联有源滤波器的工作原理，深入分析基于 SRF 算法的电流检测方法，详细设计模拟电路实现方案，并通过仿真验证其对线性与非线性混合负载的谐波抑制及无功补偿效果，为工程应用提供理论与技术支撑。

二、核心理论基础

2.1 三相供电系统的负载特性与电能质量问题

2.1.1 线性与非线性负载的电流特征

• 线性负载：阻抗参数（电阻、电感、电容）不随电压或电流变化，其电流与电压呈线性关系，仅产生基波电流与无功功率（如电感负载的滞后无功、电容负载的超前无功）。例如，三相异步电机运行时，定子电流包含基波有功分量（驱动电机做功）和基波无功分量（建立磁场），无额外谐波成分。

• 非线性负载：阻抗参数随电压或电流变化，导致电流波形发生畸变，产生大量谐波电流（主要为 3、5、7 次等奇次谐波）。例如，三相不可控整流桥带阻感负载时，交流侧电流呈脉冲状，含有丰富的 5 次、7 次谐波，总谐波畸变率（Total Harmonic Distortion，THD）可达 30% 以上。

2.1.2 谐波与无功功率的危害

• 谐波危害：（1）导致变压器、电缆等设备铜损、铁损增加，产生过热现象，缩短使用寿命；（2）干扰继电保护、计量仪表正常工作，引发误动作或计量偏差；（3）引发电压畸变，影响敏感设备（如精密仪器、PLC）的稳定运行。

• 无功功率危害：（1）增加输电线路的功率损耗与电压降，降低电网输电效率；（2）导致电网功率因数下降，占用发电设备与输电线路的容量，造成资源浪费。

三、三相并联有源滤波器模拟电路设计

3.3 电路调试要点

⛳️ 运行结果

🔗 参考文献

[1] 凌青.三相并联型有源电力滤波器控制方法的研究[D].西南交通大学,2005.DOI:10.7666/d.y752261.

[2] 凌青.三相并联型有源电力滤波器控制方法的研究[D].西南交通大学,2005.DOI:CNKI:CDMD:2.2005.110637.

[3] 孙帅.基于DSP并联混合型有源电力滤波器抑制谐波的研究[D].东北农业大学,2011.DOI:CNKI:CDMD:2.2010.263703.

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