爱吃饭的小曾1. 项目背景与核心目标
在电力电子系统中，谐波污染一直是影响电能质量的关键问题。随着非线性负载（如整流器、变频器等）的广泛应用，电网中的谐波含量显著增加，导致变压器过热、电机振动、保护装置误动作等一系列问题。传统无源滤波器虽然结构简单，但存在滤波效果固定、易与电网阻抗发生谐振等缺陷。
有源电力滤波器(APF)因其动态补偿能力成为解决谐波问题的有效方案。本项目基于Simulink平台，开发了一种结合PI控制与重复控制的复合谐波抑制策略，旨在实现以下目标：
- 将总谐波畸变率(THD)控制在1%以下
- 兼顾动态响应速度与稳态精度
- 适应不同版本的Matlab运行环境（提供2015/2017双版本）
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2. 控制策略架构解析
2.1 PI控制与重复控制的协同机制
2.1.1 控制器的功能定位
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PI控制器：作为系统的"快速反应部队"
- 比例环节(P)：提供即时误差补偿，增益Kp决定响应速度
- 积分环节(I)：消除稳态误差，增益Ki影响收敛特性
- 典型应用场景：直流母线电压稳定、补偿电流幅值跟踪
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重复控制器：担任系统的"精密修正专家"
- 基于内模原理构建周期性信号模型
- 通过延迟环节z⁻ᴺ（N=fs/f₁）实现历史误差记忆
- 特别擅长抑制3、5、7等低次特征谐波
2.1.2 并联复合控制结构
本方案采用误差信号并行输入的方式：
code复制u_total = u_PI + u_RC
其中重复控制器内部结构包含：
- 增益系数Kr（通常0.95-1.0）
- 低通滤波器Q(z)（常用0.95）
- 相位补偿器S(z)（超前k拍补偿延迟）
- 周期延迟环节z⁻ᴺ
设计要点：相位补偿的k值选择需满足：
k ≈ round(N·Δφ/2π)
其中Δφ为系统总相位滞后，通常取2-4拍
2.2 数学建模与坐标变换
2.2.1 d-q-0坐标系转换
通过Park变换将三相静止坐标系(a-b-c)转换为旋转坐标系(d-q-0)：
code复制[vd, vq, v0]ᵀ = T·[va, vb, vc]ᵀ
变换矩阵T包含：
- 克拉克变换（3相→2相）
- 帕克变换（静止→旋转）
优势体现：
- 将时变交流量转换为直流