PI+重复控制的并联型单相有源电力滤波APF仿真simulink [1]参考文献： 《应用于有源电力滤波器的单相谐波检测的研究》瞬时无功检测算法 《单相并联型有源电力滤波器关键技术的研究》PI+重复控制 [2]参数设计：参考文献中有交流侧滤波电感、直流侧电容参数设计、电压电流PI控制器参数设计、以及单相APF的理论及原理分析，结合仿真模型一起学习 [3]控制策略及仿真效果： （1）谐波检测：采用瞬时无功功率原理方法，能兼顾单相电路谐波及无功电流检测的检测精度与动态效果 （2）双闭环控制：直流侧电压外环采用PI控制，电流内环采用P+重复控制，SPWM调制策略 （3）仿真效果： ①APF消除谐波时，可补偿一定的无功和谐波； ②补偿前，电网电流THD约20.6%；APF补偿后，电网电流THD约3.6%，低于5%。

最近在研究并联型单相有源电力滤波器（APF）的Simulink仿真，用的是PI+重复控制策略，感觉收获满满，来和大家分享分享。

理论基础

谐波检测 - 瞬时无功功率原理

在APF中，谐波检测是关键的一步。这里采用的瞬时无功功率原理方法，真的是兼顾了单相电路谐波及无功电流检测的检测精度与动态效果。具体咋回事呢？就像在《应用于有源电力滤波器的单相谐波检测的研究》里说的，这个方法把电流分解成有功和无功部分，这样就能快速准确地检测出谐波电流。

控制策略 - 双闭环控制

APF采用双闭环控制，直流侧电压外环用PI控制，电流内环采用P+重复控制，再配合SPWM调制策略。PI控制大家应该都不陌生，它能让系统快速稳定，像直流侧电压外环，通过调节PI参数，就能让直流侧电压稳定在设定值。

咱看看代码片段（这里用类似伪代码示意，实际Simulink中是模块搭建）：

% 假设定义PI控制器参数
kp = 0.5;
ki = 0.1;
error = ref_voltage - measured_voltage; % 计算电压误差
integral = integral + error * dt; % 积分项计算
control_signal = kp * error + ki * integral; % PI控制输出

这里kp和ki就是比例和积分系数，refvoltage是参考电压，measuredvoltage是测量得到的直流侧电压。通过不断调整control_signal，就能让直流侧电压稳定。

而电流内环的P+重复控制，重复控制能对周期性信号实现无静差跟踪，对于谐波这种周期性信号的补偿效果超棒。比如一个简单的P控制代码示意：

kp_current = 0.2;
current_error = ref_current - measured_current;
current_control_signal = kp_current * current_error;

refcurrent是参考电流，measuredcurrent是测量电流，kp_current是电流环P控制的比例系数。

参数设计

参数设计在参考文献《单相并联型有源电力滤波器关键技术的研究》里讲得很详细，包括交流侧滤波电感、直流侧电容参数设计、电压电流PI控制器参数设计等。

PI+重复控制的并联型单相有源电力滤波APF仿真simulink [1]参考文献： 《应用于有源电力滤波器的单相谐波检测的研究》瞬时无功检测算法 《单相并联型有源电力滤波器关键技术的研究》PI+重复控制 [2]参数设计：参考文献中有交流侧滤波电感、直流侧电容参数设计、电压电流PI控制器参数设计、以及单相APF的理论及原理分析，结合仿真模型一起学习 [3]控制策略及仿真效果： （1）谐波检测：采用瞬时无功功率原理方法，能兼顾单相电路谐波及无功电流检测的检测精度与动态效果 （2）双闭环控制：直流侧电压外环采用PI控制，电流内环采用P+重复控制，SPWM调制策略 （3）仿真效果： ①APF消除谐波时，可补偿一定的无功和谐波； ②补偿前，电网电流THD约20.6%；APF补偿后，电网电流THD约3.6%，低于5%。

交流侧滤波电感的设计要考虑到对谐波电流的抑制能力，电感太大，会导致系统响应变慢；电感太小，滤波效果又不好。直流侧电容参数则和维持直流侧电压稳定有关，电容大，电压波动小，但成本高体积大。

电压电流PI控制器参数设计更是关键，它直接影响系统的稳定性和动态性能。就像前面代码里的kp和ki，要反复调试，让系统既能快速响应又不会超调过大。

仿真效果

谐波及无功补偿

仿真结果超赞，APF在消除谐波时，还能补偿一定的无功。在实际电网中，谐波和无功问题一直是让人头疼的，APF就像个小卫士，把这些问题都解决了。

总谐波畸变率（THD）

补偿前，电网电流THD约20.6%，这谐波含量相当高了。但是经过APF补偿后，电网电流THD约3.6%，低于5%，完全符合国家标准。这说明咱们的PI+重复控制策略效果杠杠的！

总的来说，这次对PI+重复控制的并联型单相有源电力滤波APF的Simulink仿真研究，让我对APF的原理、控制策略和参数设计有了更深入的理解。希望这篇博文也能给大家带来一些启发，一起在电力电子的世界里探索！