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电力电子装置已经广泛应用到电力系统各个方面,使得电能可以改变应用方式以适应不同的用电场合,满足人们对不同电能形式的需求,但也给电网带来大量的谐波污染。有源电力滤波器是一种新型治理谐波污染的电力电子设备,它能够动态补偿电网谐波和无功,对治理谐波污染改善电能质量至关重要。文本以LCL型有源电力滤波器作为研究对象,对其输出滤波器设计、电流跟踪控制策略等问题进行深入研究。首先,详细分析了 LCL型有源电力滤波器的主电路拓扑及其基本工作原理,并分别在三相静止abc坐标系和两相静止αβ坐标系下建立了 LCL型有源电力滤波器数学模型;对有源电力滤波器系统的主电路参数进行了设计,确定了 APF直流侧电压、直流支撑电容参数和LCL滤波器参数;深入研究了 LCL滤波器各个参数对滤波器性能的影响以及各个参数之间的影响关系,并给出了适用于有源滤波器的LCL滤波器参数设计指标和方法。其次,分析了经典模型预测控制策略的原理和具体实现步骤,对经典模型预测控制方法进行了改进,进一步提高了 APF系统稳态补偿效果和动态响应速度;详细分析了系统存在固有延时的原因和带来的不良影响,针对系统存在的固有延时,将参考电流预测和模型预测两者结合起来对系统固有延时进行有效补偿,显著减小系统输出电流纹波,改善了系统稳定性和电流跟踪能力。最后,在PSIM中搭建了有源电力滤波器的系统仿真模型,对L型滤波器和LCL滤波器的滤波效果进行了仿真验证和性能比较,与L滤波器相比,LCL滤波器在抑制高频谐波方面具有显著优势。通过仿真,验证了改进的模型预测控制策略的优越性,并基于有源电力滤波器实验平台对所采用的改进模型预测控制策略开展了实验研究。实验结果表明,改进方法具有更好的谐波滤波效果和更快的动态响应速度。