基于LC滤波器的三电平有源电力滤波器MATLAB仿真设计

资 源 简 介

本项目使用MATLAB/Simulink搭建三电平APF仿真模型，实现谐波检测与补偿。通过离散域实时控制，结合SPWM调制算法，验证系统的动态响应和电流跟踪性能，为电力电子系统分析与优化提供参考。

详 情 说 明

基于LC滤波器的三电平有源电力滤波器（APF）仿真设计与分析

项目介绍

本项目基于MATLAB/Simulink平台，搭建了一套采用LC滤波器的三电平有源电力滤波器（APF）仿真系统。系统通过先进的谐波检测与控制策略，实现对电网中非线性负载所产生谐波的有效补偿。核心设计采用三电平逆变器拓扑结构，结合离散域实时控制算法，显著提升了系统的谐波抑制性能与动态响应特性。

功能特性

• 精确的谐波检测: 采用基于瞬时无功功率理论的检测方法，实时准确提取负载电流中的谐波分量，生成补偿电流指令。
• 高性能电流跟踪控制: 在离散域中实现，可选择比例谐振（PR）控制器或重复控制器，确保补偿电流对指令信号的快速、无静差跟踪。
• 先进的三电平调制技术: 应用载波层叠SPWM调制策略，优化逆变器输出电压波形，减小开关损耗，提高系统效率。
• 全面的性能分析: 仿真输出包括谐波频谱图、补偿效果对比波形、THD指标及动态响应曲线，为系统设计与评估提供直观依据。
• 灵活的仿真配置: 支持用户自定义电网条件、负载特性、滤波器参数及控制器参数，便于研究不同工况下的系统行为。

使用方法

1. 环境准备: 确保计算机已安装所需版本的MATLAB（详见“系统要求”部分）。
2. 打开项目: 启动MATLAB，将本项目文件夹添加到MATLAB路径中，然后打开主Simulink模型文件。
3. 参数配置: 运行主控脚本，根据仿真需求修改电网电压、负载类型、LC滤波器参数、控制器增益等关键参数。
4. 运行仿真: 在Simulink中启动仿真，系统将自动执行谐波补偿过程。
5. 结果分析: 仿真结束后，系统会自动生成并显示各项性能分析图表，如电流波形对比、THD计算、频谱分析等，用户可据此评估APF性能。

系统要求

• 软件平台: MATLAB R2021a 或更高版本。
• 必要工具箱: Simulink、Simscape Electrical (曾用名 SimPowerSystems)。
• 硬件建议: 无特殊要求，但处理复杂模型或高开关频率仿真时，建议使用性能较高的计算机以确保运行流畅。

文件说明

项目中的主控脚本完成了仿真环境的整体配置与流程控制，其核心功能包括：初始化仿真所需的全局参数，例如设置系统采样时间、定义逆变器开关频率、配置LC滤波器元件数值以及设定控制器的关键增益；执行仿真模型的启动命令，驱动Simulink模块进行动态计算；并在仿真结束后，调用数据分析模块，自动绘制补偿前后的电流对比图、进行快速傅里叶变换（FFT）分析以展示频谱结果，并计算和输出系统的总谐波失真度（THD）等关键性能指标。