基于边带选择性的APF低通滤波器设计方法

　　摘要：有源电力滤波器作为补偿电网谐波的装置，其性能很大程度上取决于能否快速地检测出谐波电流，而谐波检测算法中的低通滤波器的设计直接影响到检测结果的好坏。为提高谐波检测的性和实时性，通过对滤波器边带选择性的分析，提出了一种同时满足性和实时性的滤波器优化方法。理论分析、仿真和实验结果都证明了该方法的正确性和有效性。

　　1 引言

　　基于瞬时无功功率的ip-iq算法有着高、实时性好和无相移的特点，得到了广泛应用，其检测效果与算法中的低通滤波器的设计有着很大关系。文献[1]给出了这几种模拟滤波器作为低通滤波器的仿真结果，但是并未进行理论分析，也未在工程中应用。文献[2]采用自适应滤波以加快收敛速度，但是算法复杂，工程实现困难。文献[3]提出将2个滤波器串联，但是其中含有FIR滤波器，计算量大，无法满足实时性要求，文献[4]

　　提出用低通滤波器和陷波器级联的方法，以提高3次谐波的检测和动态响应，但是在高采样率下单一频率的数字陷波器灵敏度较高，容易造成较大的量化误差。本文通过对滤波器边带选择性的分析，给出了一种滤波器优化方法，只需要一个三阶低通滤波器便可以同时达到性、实时性的要求。仿真和实验结果证明了该设计方法的正确性和可行性。

　　2 滤波器优化算法分析

　　2.1 边带选择性的定义

　　传统的滤波器设计方法只侧重于滤波器通带和阻带的特性，并未对过渡带给予足够重视。事实上，通过对过渡带的参数研究，可以拓展滤波器的优化空间，文献[5]对滤波器的过渡带特性作了分析，并用边带选择性（BES）进行描述，其定义如下式所示：

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