引言
过去，在煤矿电网谐波处理中，无源滤波器组通常与无源滤波器组连接，对电网进行固定补偿。由于电梯是短期循环工作系统的负载，电梯循环分为加速、等速、减速和休息几种工作状态，各阶段所需的功率不同，此外，许多分散设备的运行周期不同，电容器组只能输出恒定的无功功率，有时无功率不足，有时补充现象。根据各设备负载的无功变化，采用有源滤波器进行动态补偿，使设备运行和电网始终处于最佳状态。
有源滤波器包括谐波检测、驱动电路和主电路三部分。有源滤波器的关键是谐波电流的检测和补偿控制。基于三相电路瞬时无功率理论，建立了有源滤波器模型并应用MATLAB仿真验证其在煤矿主提升机谐波处理中的应用。
MATLAB建立模拟模型
使用了本文的设计MATLAB的PowerLIB工具箱、DSP工具箱和SIMULINK模拟模块，建立有源滤波器各部分的模拟模型。
有源滤波器的模拟模型
有源滤波器主要由谐波电流检测电路、驱动电路、主电路、电容器和变压器组成。变压器的设置主要用于调节有源电力滤波器的交流侧电压。其原理如图1所示。谐波源模块是根据主电梯室的实际谐波测试数据建造的。
图1有源滤波器原理图
谐波检测电路的仿真模型
谐波检测电路如图2所示。
图2谐波检测电路模型
该方法需要与a相电网电压ea同相位的正弦信号sin(wt)与余弦信号对应-cos(wt)，它们由单相锁相环获得。
因为APF低通滤波器是决定整个系统实时性的重要因素。因此在选用LPF当时，必须考虑动态响应速度和截止频率，并遵循以下原则：在低通滤波器完全过滤交流量的前提下，选择的低通滤波器阶数应尽可能低，截止频率应尽可能高。本文选用巴特沃斯LPF，阶数为2，截止频率fc选为20Hz。
由于基于ip、iq只有运算方法的谐波检测方法sin(wt)、cos(wt)参与计算，电压的谐波成分不参与计算。因此，该方法可以有效地检测谐波电流，无论电网电压是否变形。这也是基于此方法的优点p、q谐波检测方法的原因之一。
该方法电路简单，但对硬件精度要求很高。为了降低对硬件精度的要求，提高系统的稳定性和控制精度，LPF后增加PI调节器。
驱动电路的模拟模型
由于并联有源滤波器产生的补偿电流应实时跟随其指令电流信号的变化，因此电流控制采用跟踪型PWM控制模式。目前跟踪型。PWM主要有两种控制方法，即瞬时值比较和三角波比较。本文采用三角波比较。
模拟主电路
有源电力滤波器的主电路是电压型PWM变流器的直流侧电容值为1200F，由于容量小，功率器件选择电源MOSFET。
模拟结果分析
图3当有源滤波器未加载电流波形和谐波时
图4加载有源滤波器后的电流波形和谐波
抑制谐波的关键是滤波器能够实时、准确、快速地检测谐波。本文提出了根据瞬时无功率理论检测谐波电流的方法，可以更好地满足上述要求。有源滤波器具有以下特点：
(1)从得到的仿真结果可以看出，有源滤波器对主提升机房供电电源中的谐波有着明显的抑制作用，使流入电网的电流波形得到明显改善，电源电流的畸变率由原来的29.68%下降到3.31%达到补偿和抑制谐波的目的。
(2)有源滤波器主电路采用MOSFET管，由于MOSFET管道具有良好的可控性，因此滤波器能快速反应波形的变化，使有源滤波器具有良好的跟踪性，能实时过滤谐波。
(3)从有源滤波器的整体结构来看，有源滤波器结构简单，谐波检测电路或应用可根据瞬时无功率理论设计DSP芯片实现电流检测。这样不仅提高了操作速度，还减少了滤波器的损耗，经济上是可行的。
结语
本文设计的有源电力滤波器能有效抑制电力电子设备产生的谐波。与无源滤波器相比，它具有更好的补偿特性，在一些复杂多变的谐波组件中具有更多的优势。实践表明，MATLAB模拟软件可以很容易地应用于电力系统模拟领域，是电力系统分析的有利工具。