基于谐波检测中的数字低通滤波器的MATLAB设计

helendcany

基于谐波检测中的数字低通滤波器的MATLAB设计

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        由于电力系统中非线性电子元件的大量使用，使得谐波污染问题日益严重，当谐波含量超过一定限度时就可能对电网和用户造成极大的危害，且增加线路损耗，降低线路传输能力，干扰通信信号等。因此，应该积极寻找一种治理谐波污染的有效手段。

        目前有源电力滤波器(APF)是治理电网谐波污染的一种有效手段，APF的补偿原理是实时产生一个与系统中的无功和谐波电流大小相等、方向相反的补偿电流，用以抵消非线性负载产生的无功和谐波电流，使流入电网的电流全是有功分量，因此无功和谐波电流的实时检测就成为实时补偿的关键。而谐波及无功电流的检测实质就是低通滤波器的设计。本文利用MATLAB中的FDAtool实现了对数字低通滤波器模型的快速设计，并采用VHDL语言在FPGA上实现。

1 低通滤波器的选择

        滤波器有模拟滤波器和数字滤波器两种。这里选用数字滤波器，因为它相对于模拟滤波器更容易进行滤波代数运算，而且它不会像模拟滤波器那样随时间、温度、电压漂移，还有就是它能实现近似理想的响应和线性相位，所以能更好地达到谐波检测的实时性和准确性的要求。

        数字滤波器有无限冲激响应(IIR)系统和有限冲激响应(FIR)系统两种。虽然FIR滤波器相对于IIR滤波器可以得到严格的线性相位，但在相同技术指标下，IIR滤波器由于存在输出对输入的反馈，因而可用大约1／10~1／5FIR滤波器的阶数来满足指标的要求，从而使得所用空间少，运算次数少，实时性强。由于谐波检测环节对相位要求不高，而对计算速度要求极高，因此选择IIR滤波器作为研究的对象。

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