单相H桥级联型APF模型预测控制方法研究

针对单相H桥级联型有源电力滤波器(active power filter,APF),提出一种基于模型预测控制的单目标预测控制法。通过建立电流跟踪误差的指标函数,将输出电平作为控制变量,选取使指标函数值最小的输出电平,实现对参考电流的跟踪。结合改进的电压排序法,采用子模块电容电压的改进平衡控制策略,实现子模块电容电压平衡,并降低了器件的平均开关频率。对输出电流模型预测控制的稳态误差进行理论分析,探索了系统参数与系统补偿性能的关系。与传统控制方法相比,该方法无需考虑复杂的参数整定与权重系数设计,且具有计算量少与易于数字化实现等优点。搭建了H桥级联型APF仿真平台,仿真结果表明,APF系统可快速补偿中压大容量系统中的谐波电流,具有优越的动、静态性能。     

预测电流控制在三电平三相四桥臂有源电力滤波器中的应用

分析三电平三相四桥臂有源电力滤波器(APF)的主电路拓扑结构。在建立数学模型的基础上,提出了应用预测电流控制策略对其进行控制,利用当前采样时刻的状态信息,预测下一个采样周期补偿电流,并计算确定三电平四桥臂APF各开关器件的开通/关断脉冲产生所需的补偿电流,达到跟踪指令电流的目的。仿真结果表明,采用该控制策略可有效补偿系统的三相谐波电流和中线电流,并能很好控制直流侧两电容电压的平衡,在三相四线制系统中具有良好的应用前景。     

模块化有源电力滤波器谐波补偿

有源电力滤波器(APF)作为一种应用在电力系统中的谐波抑制装置,具有谐波抑制效果好、动态响应快等优点。传统APF—般采用两电平和三电平结构,难以满足高压大容量的需求,此处研究了基于模块化多电平换流器(MMC)的APF结构。传统APF控制思想是对负载畸变电流中的谐波进行完全补偿,鉴于电力系统的特征次谐波以5,7,11,13为主,此处研究了基于特征次谐波补偿的检测控制算法,以降低APF的补偿容量。最后通过实验验证了控制策略的有效性。     

基于瞬时无功功率理论谐波检测算法的优化

三相四线制并联有源电力滤波器(APF)能实时补偿谐波电流和无功电流,控制器算法作为APF的核心部分,其性能优劣直接影响到APF的补偿效果,而影响控制器性能的关键因素是谐波检测算法和谐波补偿算法。为此首先对不平衡系统中p-q算法存在的问题进行改进,并增加直流侧电压控制的PI调节,然后在dq坐标系下经过Clark-park逆变换,得到与系统谐波相对应的谐波补偿电流,最后用Simulink仿真软件建立APF的仿真模型进行仿真试验。结果表明,基于此控制策略设计出的APF谐波检测更加准确,对系统谐波具备更好的补偿效果。     

T型三电平APF电流跟踪控制策略研究

有源电力滤波器(APF)可有效消除电网谐波,三电平更适合高压大功率场合,T型三电平结构可有效降低设备成本和功率损耗。在建立T型三电平APF数学模型的基础上,对滑模控制和无差拍控制2种电流控制策略进行分析,推导了相应的控制方程。利用Matlab/Simulink搭建仿真模型,对比不同电流跟踪控制策略的补偿效果;仿真和实验结果验证了这2种电流控制策略均可有效实现谐波补偿,滑模控制鲁棒性更好,无差拍控制的响应速度快、总谐波畸变率(THD)更小且抑制谐波效果更好。     

基于改进PI+PR控制的有源电力滤波器研究

电流跟踪控制策略是决定并联型有源电力滤波器(active power filter,APF)补偿性能的关键。针对并联APF常规电流比例积分(proportional integral,PI)控制方法对负载主要次谐波分量补偿不充分的问题,提出一种适用于APF的新型指定次谐波电流控制策略。控制策略在常规电流PI控制基础上,对负载电流主要次谐波(5、7、11、13次)进行比例谐振(proportional resonant,PR)控制,而对其余次谐波采用常规PI控制。仿真结果证明了控制方法的有效性和正确性。     

多同步旋转坐标系下指定次谐波电流控制

为提高有源电力滤波器(active power filter,APF)的补偿性能和动态响应,提出一种基于多同步旋转坐标的谐波电流控制策略,采用通过与某指定次正序或负序谐波角速度同步的旋转坐标变换,将该指定次谐波变为直流量,实现指定次谐波的检测和PI控制,从而实现对某指定次谐波电流的无静差补偿。完整的谐波电流控制器由多个独立不同角速度的谐波电流控制器叠加组成。建立了APF在谐波旋转坐标系下的数学模型,提出一种简单的电流耦合解耦策略。对指定次谐波电流控制器进行分析,从理论上证明了与传统的电流环控制方法相比,指定次谐波控制可提高补偿精度,并利用零极点对消方法对控制器参数进行了设计。实验结果验证了所提控制策略的优越性。     

有源电力滤波器选择性谐波电流控制策略

良好的控制策略是实现并联型有源电力滤波器（active power filter,APF））b偿功能的关键。由于并联型APF常规电流PI控制方法的闭环增益受系统稳定性条件约束,并联型APF对负载主要谐波分量补偿不充分。针对该问题,提出一种用于APF的新型选择性谐波电流控制策略。该控制策略在常规电流PI控制策略的基础上,对负载电流主要谐波（该文主要指5次、7次谐波）单独提取与控制,而对其余次谐波采用一个常规电流PI控制器控制。该设计方法,增大了系统对主要谐波分量的跟踪增益,提高了APF对谐波的补偿率,实现了控制系统更好的频率响应。将该方法应用于实验室制作的一台30kVA并联型APF实验装置,可将电流总谐波畸变率（total harmonic distortion,THD）fl：l23．21％补偿为3．75％。仿真与实验结果证明了以上结论。     

不平衡电网下模块化APF分序并联控制策略

针对不平衡电网下大容量谐波补偿,提出一种模块化有源电力滤波器APF分序并联的控制策略。采用两个子模块组成一个大的功率单元,两个子模块一个采用正序电压和电流控制,补偿正序谐波;另一个采用负序电压和电流控制,补偿负序谐波。在谐波的检测上采用指定次谐波多同步旋转坐标检测方法,并对滤波环节加以优化,降低了谐波电流采样延时。搭建了Matlab仿真模型,仿真结果表明不平衡电压下负载电流谐波得到很好地抑制,验证了该控制策略的可行性。     

灰色预测控制在三电平4桥臂APF中的应用

三相4线制系统的中线电流、谐波、无功功率问题日益严重,有源电力滤波器以其优良的性能成为电力系统谐波抑制和无功补偿的重要手段。针对APF控制方法复杂的问题,在建立其数学模型的基础上提出一种应用于三电平三相4桥臂APF的灰色预测控制策略。该方法在k时刻对负载电流和补偿电流进行采样,经过GM(1,1)模型得出k+l时刻的预测谐波电流,使输出补偿电流尽量接近指令电流,达到补偿谐波的目的。仿真结果表明:此方法可以有效地补偿系统的谐波电流和中线电流,自适应能力强,控制精度高,鲁棒性强,在三相4线制系统中具有良好的应用前景。     

基于CDSC的三电平APF电流预测控制

针对三电平有源电力滤波器(APF),提出一种基于级联延时信号消除(CDSC)法的柔化模型预测控制方案,进行谐波补偿。构造CDSC模块提取指令电流信号,对指令信号进行柔化处理后,通过电流预测模型进行预测输出,结合反馈校正和滚动优化,使APF的电流跟踪过程快速且精确,大大降低了网侧电流的谐波含量;直流侧电压控制采用简化三电平空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法,简化了算法并有较高的动态性能。通过dSPACE实时仿真系统的对比实验验证,相比传统方法,所提控制方案对谐波的检测和补偿更加精准,保证了三电平APF直流侧电容电压的稳定和中点电位快速平衡,动态性能和稳定性有较大提升。     

二极管钳位型多电平有源电力滤波器的仿真

由于功率器件耐压水平的限制,传统的2电平拓扑结构有源电力滤波器(APF)难以实现对高压非线性负载的谐波补偿.文中采用二极管钳位型多电平变换器,提出了其作为APF运行的方案.对该APF进行了理论分析,提出一种基于重复预测型观测器的无差拍控制方案.该方案采用重复预测型观测器,对指令谐波电流进行预测,可在相同的采样频率下提供更精确的谐波电流预测值,因而可以改善整个系统的控制效果.仿真结果表明该APF适用于高电压及大容量谐波补偿.     

SVC和APF联合系统的研究

提出了静止无功补偿器(SVC)和有源电力滤波器(APF)联合运行进行无功补偿和谐波治理的方案;介绍了系统的拓扑结构、分析了系统的稳定性,指出当APF采用"只检测特定次谐波电流"的检测方法时,其与SVC的耦合程度小,系统能稳定运行.在此基础上,研究了一种适用于APF的k次谐波电流检测方法,并深入分析了SVC和APF的控制策略.样机实验结果验证了k次谐波电流检测方法和控制策略的有效性和正确性.     

有源电力滤波器指定次谐波补偿算法的改进

谐波提取算法是有源电力滤波器(APF)的关键技术之一,指令电流获取快速、精确与否将直接影响APF的性能。基于三电平APF提出了一种改进的指定次谐波补偿算法。该算法基于谐波同步旋转坐标系获取各次谐波信息,并应用重复控制并联比例积分(PI)控制器进行指定次谐波跟踪补偿。经实验验证,该算法不仅能有效补偿各次谐波电流,还能简化系统参数的设计,提高系统的稳定性。     

30°～390°矢量模式单周控制三相三线制三电平APF

为了减小有源电力滤波器(APF)的开关应力和损耗,便于实现用低耐压开关器件提高APF功率等级,提出了一种基于30°～390°区间矢量模式单周控制三相三线制三电平APF.APF主电路采用二极管钳位型三电平拓扑结构,控制策略采用矢量模式单周控制.推导建立了所提出的APF数学模型和控制目标方程,详细分析了系统稳定性和PI调节器设计,并比较了30°～390°区间和0°～360°区间矢量模式单周控制的区别和联系.最后对APF工作于三相电源平衡和不平衡时的情况分别进行了仿真和实验研究,研究结果表明所提出的APF能有效地补偿系统谐波和无功电流,补偿性能好,验证了所提出的控制方法的可行性和有效性.     

三电平APF谐波电流及中点电位平衡控制

针对三电平有源电力滤波器,提出一种基于带柔化输入的模型预测控制方法用于谐波补偿。同时,为避免直流侧中点电位的波动和偏移问题给系统稳定性带来的不利影响,采用基于平衡因子和简化SVPWM算法的中点电位平衡控制策略。模型预测控制方法根据实际有源电力滤波器控制系统设计电流预测模型,同时将预测输出与实际输出的偏差及时反馈,结合滚动优化,使有源电力滤波器的补偿电流快速跟踪参考值。直流侧母线电压控制采用简化三电平SVPWM算法,简化了算法同时保证了中点电位平衡。建立了APF预测电流控制的等效模型,并进行了仿真验证。所提方法有效柔化电流输入从而减小超调,较传统预测控制方法更为稳定,减少了谐波含量和改善了补偿精度,并保证了直流母线电压的稳定和中点电位快速平衡。仿真结果验证了所提控制策略的有效性与可行性。     

30^o-390^o矢量模式单周控制三相三线制三电平APF

为了减小有源电力滤波器（APF）的开关应力和损耗，便于实现用低耐压开关器件提高APF功率等级，提出了一种基于30^o-390^o区间矢量模式单周控制三相三线制三电平APF。APF主电路采用二极管钳位型三电平拓扑结构，控制策略采用矢量模式单周控制。推导建立了所提出的APF数学模型和控制目标方程，详细分析了系统稳定性和PI调节器设计，并比较了30^o-390^o区间和0^o-360^o区间矢量模式单周控制的区别和联系。最后对APF工作于三相电源平衡和不平衡时的情况分别进行了仿真和实验研究，研究结果表明．所提出的APF能有效地补偿系统谐波和无功电流，补偿性能好，验证了所提出的控制方法的可行性和有效性。     

APF改进型指定次谐波电流补偿控制策略

有源电力滤波器(APF)是解决由非线性负载造成谐波污染的有效手段之一。基于多同步旋转坐标系的谐波提取策略,兼顾动态和稳态响应,提出一种改进型指定次谐波电流补偿控制策略。该控制策略通过对各次谐波电流进行比例积分(PI)闭环控制,以达到较好的稳态补偿效果;通过无差拍控制解决系统补偿的动态响应问题,实现了指定次谐波电流的补偿,同时保证了系统的动态性能和稳态精度。实验结果验证了所提改进型谐波电流补偿控制策略的有效性。     

三相直流侧APF补偿性能的频域研究

三相整流桥装置产生的电力谐波具有谐波含量大,谐波频谱分布宽的特点。直流侧有源电力滤波器是针对整流桥装置提出的谐波治理方案。本文从频域角度对三相直流侧APF的补偿性能进行研究,定量分析了电流环带宽与谐波补偿效果的关系。并与传统交流侧APF进行了对比分析,在对相同的整流桥负载进行谐波补偿时,三相直流侧APF的补偿性能明显优于交流侧APF。最后采用平均电流控制策略,完成了三相直流侧APF的设计,并通过实验结果验证了理论分析的正确性     

三电平模块化智能电能质量补偿装置研究

谐波、无功以及三相不平衡是电力系统中常见的电能质量问题。本文研究了基于三相四线制二极管钳位型三电平拓扑的模块化智能电能质量补偿装置,它可以实现指定次谐波补偿、无功功率和三相不平衡补偿。本文基于瞬时无功功率理论提取三相不平衡及无功补偿指令电流,并结合基于离散傅里叶变换的谐波提取算法,将负载电流中的基波负序电流、零序电流、无功电流和特定次谐波电流分离提取,通过PI控制器和重复控制器的并联,实现在静止三相ABC坐标系下指令电流的直接控制。经实验验证,本文所提的三相四线制模块化三电平智能电能质量补偿装置不仅可以动态补偿系统的无功、不平衡以及谐波电流,而且可以实现不同种类补偿容量的动态设置。