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1 绪论1

1.1 谐波问题研究概述2

1.2 谐波治理的意义3

1.3 谐波治理的措施5

1.4 有源滤波器的发展现状7

1.5 无功补偿的意义及发展趋势12

1.6 STATCOM国内外研究现状14

2 无源滤波器的设计与分析17

2.1 无源滤波器PF的多目标优化设计17

2.1.1 PF的设计原则17

2.1.2 现有的设计方法20

2.2 基于多目标遗传算法的PF优化设计方法21

2.2.1 PF优化设计问题的数学描述21

2.2.2 无源滤波器参数优化设计问题的改进遗传算法23

2.2.3 设计实例26

2.2.4 PSIM仿真27

2.3 三相互感对无源滤波器的影响分析28

2.3.1 三相电抗器的互感作用机理28

2.3.2 三相叠放下的三相电抗器互感分析30

2.3.3 水平直线排列下的三相电抗器互感分析33

2.3.4 梯形排列下的三相电抗器互感分析35

2.3.5 水平三角排列下的三相电抗器互感分析36

2.3.6 其他排列方式下的三相电抗器互感分析37

3 谐波和基波无功的检测38

3.1 傅立叶级数及其改进算法39

3.1.1 傅立叶级数的基本概念39

3.1.2 傅立叶级数的指数形式41

3.1.3 离散傅立叶变换（DFT）42

3.1.4 一种滑窗迭代DFT检测算法的实现44

3.2.1 基于功率不变条件下的坐标变换基础47

3.2 ip-iq算法及实现47

3.2.2 ip-iq算法基础49

3.2.3 ip-iq法的推广应用51

3.2.4 基于ip-iq算法的谐波电流检测方法的实现52

3.2.5 一种改进的ip-iq谐波和基波检测方法56

3.3 预测方法在谐波检测中的应用58

3.3.1 延时对有源滤波器补偿性能的影响分析58

3.3.2 预测方法的选择61

3.3.3 基于FIR自适应滤波器的预测算法62

3.3.4 有源电力滤波器参考电流的自适应预测实现技术66

4 谐波监测与分析系统71

4.1 谐波监测与分析装置的实现技术72

4.1.1 系统的硬件设计72

4.1.2 系统软件构成73

4.2.1 FFT计算方法及技巧74

4.2 电网谐波分析软件的关键技术74

4.2.2 压缩数据窗口法计算电网中负序分量75

4.2.3 多线程技术75

4.2.4 包技术76

4.2.5 海量存储技术77

4.2.6 预测方法实现故障记录77

4.2.7 二维图形拟合技术78

4.2.8 三维图形投影技术79

5.1.1 SHAPF的结构及特点80

5 几种典型的混合有源电力滤波器的建模和控制性能分析80

5.1 SHAPF的结构及其电气模型80

5.1.2 SHAPF的电气模型81

5.2 不同控制策略下混合有源电力滤波器的工作特性82

5.2.1 根据滤波器支路谐波电流进行控制83

5.2.2 根据电源谐波电流进行控制89

5.2.3 根据负载谐波电流进行控制94

5.2.4 根据负载谐波电压进行控制98

5.3.1 单独注入式混合有源滤波器结构及滤波原理分析103

5.3 单独注入式混合有源滤波器103

5.3.2 单独注入式有源电力滤波器特性分析105

5.3.3 单独注入式有源电力滤波器输出的频率特性115

5.4 大功率混合有源电力滤波器（HHAPF）117

5.4.1 HHAPF的结构及工作原理117

5.4.2 HHAPF的控制特性分析119

5.5 谐振阻抗型混合有源滤波器124

5.5.1 RITHAF的结构和原理124

5.5.2 RITHAF的补偿特性分析125

6 混合型有源滤波器的控制策略和仿真137

6.1 有源滤波器控制算法的研究现状137

6.2 广义积分迭代控制算法139

6.2.1 广义积分器原理139

6.2.2 广义积分迭代控制算法142

6.2.3 控制算法仿真143

6.3.1 递推积分PI控制算法145

6.3 递推积分PI控制145

6.3.2 控制算法仿真146

7 有源滤波器主电路和输出滤波器的设计150

7.1 有源滤波器主电路的设计150

7.2 输出滤波器OF对APF的影响158

7.2.1 OF类型158

7.2.2 OF的性能指标函数159

7.2.3 OF对APF性能影响的分析161

7.2.4 LCR输出滤波器对APF影响的实验163

8 混合型有源电力滤波器的工程应用166

8.1 并联混合型有源电力滤波器（HHAPF）的工程应用背景166

8.2 数字控制系统167

8.2.1 TMS320 F240模块168

8.2.2 TMS320 C32模块170

8.2.3 基于改进规则采样法的PWM调制方法171

8.2.4 死区时间补偿172

8.3 主电路子系统173

8.3.1 输出滤波器的设计173

8.3.2 耦合变压器的设计174

8.3.3 逆变器直流侧电容的设计174

8.3.4 电网电压对有源滤波器直流侧电压的影响174

8.3.5 主电路中三相逆变桥的设计177

8.4 并联混合型有源电力滤波器（HHAPF）的工程应用实例178

8.4.1 无源支路和注入支路179

8.4.2 有源滤波器179

8.4.3 系统投运效果181

9 配电网智能无功补偿系统183

9.1 无功补偿、提高功率因数的意义183

9.2 配电网无功功率及功率因数184

9.3 无功功率补偿的原理186

9.5 电网无功优化补偿系统控制器的设计187

9.4 配电网中常用的无功补偿方式187

9.5.1 配电网无功补偿的无级调节的实现194

9.5.2 晶闸管投入时刻的选取195

9.6 无功补偿装置电流谐波放大及其抑制措施198

10 静止同步补偿器（STATCOM）对电力系统稳定性的影响及STATCOM装置的研制199

10.1 STATCOM对电力系统暂态稳定的影响199

10.1.1 STATCOM的基本结构及工作原理199

10.1.3 基于李雅普诺夫直接法的稳定性分析201

10.1.2 包含静止同步补偿器的电力系统模型201

10.2 静止同步补偿器对电压稳定性的影响206

10.3 静止同步补偿器装置研制209

10.3.1 STATCOM装置主电路结构设计209

10.3.2 STATCOM装置控制系统硬件结构211

10.3.3 STATCOM装置控制系统软件结构213

10.3.4 STATCOM装置的输出波形情况220

附录 遗传算法的程序代码222

参考文献234