随着我国电气化铁道的飞速发展,交直型电力机车对电网质量的污染日益加剧,使电网的非线形(谐波)、非对称性(负序)和波动性日趋严重,已引发电网大量的异常和事故。因此,对电车电网的谐波治理已刻不容缓。但是传统的无源滤波器因其固有的缺点,无法满足要求。而有源滤波器能同时补偿无功和滤除谐波,而且补偿效果不受系统的影响,是理想的补偿方案。本文的研究目的就是研制用于治理电气化铁路谐波的有源电力滤波器,推动有源电力滤波器在电气化铁道谐波治理的应用与研究。本文所研究的智能有源滤波器以DSP为核心处理器,用高度集成化的智能功率模块(IPM)代替传统的分立元件,实现了数字式、模块化、高性能的有源电力滤波器。该有源电力滤波器有两大功能,除了无功补偿和谐波滤除的功能外,还用于监控电车电网的运行。智能监控部分实时检测电网的电能参数,包括电压、电流、无功功率、有功功率、功率因数、频率等,显示在LCD上,还可以通过串口和上位机通信,把电能参数发送到上位机并存储。智能监控部分还可以监测出电车电网中的断相、相序错误、过压、欠压和过流等故障,并报警。本系统的监控部分主要是用一块专用的电能计量芯片SA9904B来完成的,不仅简化了硬件电路,减轻了DSP的运算负荷,还简化了软件编程,提高了测量精度。本文第一章阐述了本文的研究背景,国内外的研究现状,以及研究意义。第二章详细论述了有源电力滤波器的结构和工作原理,并介绍了有源电力滤波器的理论—瞬时无功功率理论,在此基础上,第三章以TMS320LF2407A为核心处理器,根据有源电力滤波器的结构,设计了各个组成部分的硬件电路。整个硬件电路由两大部分组成,一部分是智能监控系统,另一部分是有源滤波部分。第四章以第三章的硬件电路为基础,详细阐述了整个系统的控制软件的设计。第五章则针对现有有源电力滤波器的性能不足问题,提出了各种优化措施。这些措施既包括硬件部分的优化,也包括软件部分的优化,显著地提高了有源电力滤波器的滤波性能。第六章是整个实验装置的介绍和实验结果的分析。第七章,也就是本文的最后一章对全文做了总结,并提出了进一步研究的方向。