摘  要
     本论文以江西省贵溪冶炼厂10kV变电站电网谐波治理为研究对象，旨在研究基于数字信号处理器为主控制器的有源电力滤波系统谐波检测和控制方法，提高系统的实时性和动态跟踪性能，实现对电网谐波的有效治理。
     论文首先对有源电力滤波器的研究现状和发展趋势作了简要的分析，阐述了现有有源电力滤波器拓扑结构在大功率电网上运行存在的优劣之处，针对课题治理对象提出了新的应用拓扑结构——谐振型混合有源电力滤波器，并详细分析了其性能特点；根据数字信号处理器的特点，分析了常规的有源电力滤波器谐波检测方法不适于实际工程应用的原因，在此基础上提出了一种基于离散傅立叶变换的滑窗迭代谐波检测算法，该算法能通过简单的计算实时有效地检测出谐波参考指令电流，论文从频域滤波器的角度在理论上证明了该算法的可行性和有效性；谐波电流跟踪的控制算法直接决定了有源电力滤波器的谐波补偿性能，文章针对一般具有稳定性负载的电网谐波具有重复周期性以及参考给定信号为交流的特点，提出了一种基于PI型学习律的迭代学习控制算法，通过实施遗忘因子学习律增强系统鲁棒性的同时，引入在最优目标选择下模糊参考电流误差的D型学习律前馈环节，提高了系统的跟踪精度；文章最后详细阐述了整个有源电力滤波系统的具体研制及其现场应用情况。
关键字：有源电力滤波器，数字信号处理器，谐波检测，PI律迭代学习控制 
 
ABSTRACT
     Taking the harmonic attenuation of the power distribution network at the Smeltery of Guixi as the object of study, the paper aims to research the algorithms of harmonic detection and control stratigies for active power filter based on digital signal processor, which would improve the real-time characteristics and the systematic dynamic performances, realizing to restrain the harmonic of the power system effectively.
     Firstly, the paper briefly presents the current situation and trends of active power filter. After comparasion of the existing active power filter structures for high voltage power system, a novel Resonant Type Hybrid Active Power Filter(RTHAPF) is proposed here to meet requests of the Smeltery harmonic elimination, and its functions is analyzed in detail. According to the characteristics of the digital signal processor, the reasons of some harmonic detection methods which are not suitable for the actual project are given, and then the design and implementation of a new harmonic current computation technique for active power filter based on a simplified Discrete Fourier Transform is presented. The computation processing using a sliding-window iterative algorithm can efficiently calculate the instantaneous harmonic components in real time. According to the character of re-period of current harmonics with steady-load in power system, the paper presents an algorithm of PI-type iterative learning control applied for hybrid active power filter with a forgetting factor to enhance system robustness, and introducing a feed forward based D-type learning law of fuzzy inferenced current error to improve its tracking precision under the optimal object. At the last, the paper describes the process of the equipment development and its results used in spot.
Keywords: active power filter, digital signal processor, harmonic detection, PI iterative learning control

目  录
摘   要 I
第一章  绪 论 1
1.1 谐波问题研究概述 1
1.2  谐波的危害 2
1.3 谐波治理的措施 3
1.3.1 治理谐波源 3
1.3.2 谐波滤波与补偿 4
1.4 有源滤波器的发展现状 5
1.4.1  APF的拓扑结构研究 5
1.4.2 检测和控制理论的研究 8
1.4.3 APF的数字化控制技术发展 9
1.5 论文研究的背景、内容和意义 10
第二章  谐振型混合有源电力滤波器 11
2.1 滤波器的滤波原理 11
2.2 谐振型混合有源电力滤波器的结构与分析 14
2.2.1 谐振型混合有源电力滤波器提出的背景 14
2.2.2 谐振型混合有源电力滤波器的拓扑结构 15
2.2.3 谐振型混合有源电力滤波器的性能分析 16
2.3  RTHAPF的补偿特性分析 18
2.3.1 有源部分作为谐波电压源时的补偿特性 18
2.3.2电网阻抗对补偿特性的影响 20
第三章 谐波电流的实时检测 23
3.1常用谐波检测分析方法 23
3.1.1 模拟电路法 23
3.1.2 快速傅立叶变换FFT(Fast Fourior Transform) 23
3.1.3 自适应电流检测方法 24
3.1.4 基于瞬时无功功率理论的 法 24
3.2 简化的DFT滑窗迭代算法 26
3.2.1 DFT的频域滤波器原理分析 26
3.2.2 傅立叶变换基础 29
3.2.3 滑窗迭代DFT算法的时域实现 29
3.2.4 算法的拓展 34
3.2.5 滑窗迭代算法的Matlab仿真 34
3.3 系统的硬件设计与实现 39
3.4 软件的设计与实现 41
3.4.1 数的定标 41
3.4.2 谐波参考电流的计算流程 41
第四章 基于迭代学习的电流跟踪控制 43
4.1 几种常用的APF控制方法 43
4.2 PI律迭代学习控制 46
4.2.1 迭代学习控制算法基础 46
4.2.2 APF的控制系统描述 48
4.2.3 PI迭代学习控制 49
4.2.4 前馈环节微分参数的在线整定 51
4.3  PWM信号的调制 53
4.4 软件的设计与实现 55
4.5 仿真试验 55
第五章 APF的装置研制 60
5.1 控制电路模块的设计 60
5.1.1 数字信号处理器的特点 61
5.1.2 外围接口电路功能介绍 63
5.2逆变电路的设计 63
5.2.1 浪涌冲击电压的产生 63
5.2.2 功率开关器件的选择 64
5.2.3 缓冲回路的设计 65
5.2.4 直流侧电容的选取 68
5.3 输出滤波器的设计 68
5.4 无源滤波器的优化设计 69
5.5 工程应用结果 71
第六章 总结与展望 74
6.1 论文总结 74
6.2 工作展望 74
参 考 文 献 76
致    谢 82
攻读硕士学位期间主要的研究成果 83