稳态强磁场电源直流有源滤波技术方案的分析

为了满足强磁场装置电源供电极低的电流纹波要求,设计了一种直流有源滤波器。分析比较了目前国际上现有的强磁场装置电源所需的直流有源滤波器,对稳态强磁场电源采用利用并联有源滤波技术的滤波方案并给出了系统结构并对其工作原理进行了说明,论述了该系统的设计方法。根据其实际负载特性,通过检测负载端纹波电压,进而控制有源滤波器产生所需电流;通过对负载侧的滤波电容进行充、放电来调整负载端电压,实现负载电流的低纹波。基于传递函数建立该系统的数学模型并对控制系统进行详细的分析表明,该系统具有良好的快速跟踪性能及对谐波很好的抑制效果。仿真及实验结果验证了该有源滤波器的良好性能,尤其对低次谐波的抑制更为明显,为以后强磁场电源有源滤波装置提供了理论和设计依据。     

用于HVDC极线电流测量的光纤电流传感器

高压直流输电系统极线线路上的直流电流是高压直流输电系统运行、控制过程中的重要技术参数。由于直流线路中换流装置产生的叠加在直流线路上的谐波电流会干扰邻近的通信线路,这就要求电流传感器能提供准确的谐波电流信号给有源滤波器以有效地抑制谐波电流。基于此,研制了一种适用于高压环境下的光纤电流传感器,直流测量准确可靠,响应快速,谐波测量频带范围宽广,准确度高;介绍了光纤电流测量系统的原理、结构以及设计中采用的关键技术。     

LCL-APF恒频直接功率控制的研究

针对LCL输出滤波器三阶系统稳定控制比较复杂,提出了一种新型有源电力滤波器(APF)的控制方法,采用基于PI控制和支持向量机(SVM)技术的恒频直接功率控制(SF-DPC)方法。相对于常规的直接功率控制,该方法可保持开关频率固定,有利于LCL滤波器的设计。同时,为增强控制系统的稳定性,加入了一个有源功率阻尼环节。仿真结果证明,采用该控制策略的APF具有良好的谐波抑制能力和动态性能。     

强磁场装置有源直流滤波器设计

对强磁场装置电源所需的有源直流滤波器ADF(Active DC Filter)进行了设计,利用脉宽调制(PWM)及并联有源滤波技术提出了新的滤波方案。给出了系统结构并对工作原理进行了说明,论述了该系统的设计方法。根据其实际负载特性,通过检测负载端电压,利用电流的PWM控制技术产生所需电流,通过对负载侧的滤波电容进行充、放电调整负载端电压,从而实现负载电流的低纹波。基于传递函数建立了该系统的数学模型,并对控制系统进行了详细的分析,分析表明该系统具有良好的快速跟踪性能及对谐波很好的抑制效果。最后,给出了仿真结果,验证了该有源滤波器的良好性能,尤其对低次谐波的抑制更为明显。     

基于干扰对消原理设计应用于高压直流系统的有源直流滤波器

有源直流滤波器是高压直流输电系统谐波抑制的主要装置之一.针对现有控制方案的缺点,提出一种基于干扰对消原理的控制策略.新的控制策略中,选取传输线电流作为反馈信号,把整流站谐波电流视为系统干扰源,由多个滤波器构建补偿控制器去消除系统干扰.在不改变系统特征方程的条件下,可以有效地改善系统稳态误差,并进一步简化主控制器的设计,从而提高系统的响应速度,增加系统稳定裕量.仿真和实验的结果验证了该控制方案的优越性.     

基于阻尼控制的柔直系统直流侧谐波抑制方法

为有效抑制柔性直流输电系统中直流侧产生的低频谐波,降低直流侧谐波带来的线路损耗,减小换流阀等器件过压、过流风险,在此详细分析了直流侧低频谐波的产生机理,讨论研究直流侧低频谐波的潜在激励源和系统阻抗特性,得出直流侧谐波主要由子模块均压及直流侧系统频率阻抗低点引起的结论,并针对性提出一种柔性直流输电系统直流侧低频谐波阻尼控制方法。该方法能够有效抑制直流侧谐波,并具有实现简单、计算量小的优点,便于工程实施。最后通过仿真和实验的方法证明分析得出的谐振机理结论正确,且所提控制法能够有效抑制直流侧谐波,因此提高了柔性直流输电系统的运行安全性和可靠性。     

适用于船舶微电网的直流有源滤波器研究

在船舶微电网中,一些直流敏感负载对纹波的要求极高,为此,提出基于直流有源滤波器(DC-APF)的船舶微电网纹波抑制方法。在基于48脉波整流发电机的船舶微电网系统下,设计了适用于该系统的DC-APF模型。为实现对高频谐波的抑制,解决系统频率发生变化时DC-APF的补偿效果问题,提出了基于自适应准比例谐振(PR)和比例积分(PI)复合控制的电流跟踪方法。为解决负载变化时DC-APF的直流侧电压的稳定问题,采用双有源桥(DAB)变换器来维持直流侧电压稳定。仿真和实验结果表明,在基于48脉波整流的船舶微电网系统下,所提策略能够使DC-APF在稳态、谐波频率变化以及负载变化时均保持良好的补偿效果,同时其直流侧电压始终保持相对稳定。     

基于PEBB的并联有源电力滤波器在立辊轧机中应用

有源电力滤波器是一种用于动态抑制谐波、补偿无功功率的新型电力电子装置。基于电子组块PEBB(PowerElectronicBuildingBlock)的有源电力滤波器的控制系统主要由谐波检测电路和补偿电流发生电路组成,其基本原理是由谐波检测电路检测出被补偿对象的谐波电流,然后经过补偿电流发生电路采用滞环比较方法控制补偿电流的变化,最后得到期望的电源电流。该装置采用比例积分(PI)控制器使直流侧电容电压维持在要求的水平。该装置通过现场的智能仪表和系统管理软件可以对电能质量进行监视与校正,在立辊轧机上的实验运行取得了良好的效果。     

一种适用于机车PWM整流器的比例积分-谐振电流控制器设计

随着宽禁带开关器件的发展,机车中PWM整流器的开关频率逐渐提高,并网滤波器的电感和体积可随之减小,此时PWM整流器的电流控制不仅要对基波电流快速响应,也需要快速抑制直流偏置和由牵引网谐波电压造成的谐波电流.该文选用比例积分(PI)和多个矢量比例积分(VPI)控制器分别控制直流信号和基波、各次谐波交流信号.但是由于各控制器的增益相互耦合,共同影响系统的动态性能,传统增益设计方法很难应用.因此基于Nichols图提出一种增益设计方法,将增益设计转变成最小幅值裕度和相位穿越频率设计,实现增益的解耦;通过优化调整时间和超调选取最终参数,优化动态响应,并通过实验验证,使用该设计方法调优后的系统拥有良好的稳定性、动态性和鲁棒性.     

基于BPA数据的交流系统谐波阻抗等值方法研究与应用

换流站母线处谐波阻抗值可为直流输电系统中滤波器的设计提供参数依据,对抑制系统谐波至关重要。在完善发电机、变压器、线路、母线负荷等电气元件谐波阻抗模型的基础上,研究基于中国版BPA数据的系统谐波阻抗等值计算方法。提出基于半动态-遗传算法的节点编号优化方法,利用连线矩阵改进节点导纳矩阵的形成,采用稀疏矩阵技术中的排零存储和排零运算提高程序的运行效率。用PSCAD对标准的IEEE 9节点系统进行仿真,验证了所提方法的正确性和有效性。根据电网BPA数据,对某特高压直流输电工程的谐波阻抗进行阻抗扫描,在N-0、N-1及N-2开断方式下分别对丰大、丰小、枯大、枯小运行方式进行谐波阻抗计算,得到了阻抗随频率变化的阻抗图及扇形包络图,为该地区特高压直流输电系统的交流滤波器参数设计提供了依据。     

基于重采样理论和均值滤波的三相电路谐波检测方法

该文提出了基于重采样理论和均值滤波的数字化谐波检测方法，该方法降低了数字低通滤波器的阶数和计算量。文中设计了一个数字谐波检测系统，该系统根据三相三线制电网的有功电流ip和无功电流iq只含3n(n为整数)次谐波这一特征设计数字均值低通滤波器；根据重采样理论在确保ip和iq的直流分量Ip和Iq的频谱不混叠的情况下可对lp和iq分别进行4倍重采样。通过该数字系统可实现电网谐波电流实时精确地提取。仿真试验表明，它既保留了数字滤波器的准确性，又克服了长期以来数字滤波器跟随性和实时性差的问题，具有较高的实用价值。     

基于DSP的混合有源电力滤波系统数字控制器的设计

对并联混合型有源电力滤波系统的构成和工作原理作了分析研究,它是由小容量有源滤波器通过变压器和无源滤波器串联构成的,并与被补偿的谐波负载并联连接。基于。TMS320F240 DSP的开发套件,采用脉宽调制(PWM)定时器下溢中断工作方式,设计了数字控制器主程序和中断服务子程序。设计的一套实验系统用来消除谐波负载产生的谐波影响。实验结果表明,有源电力滤波器投入后,电网谐波电流得到了有效的抑制。     

基于优化设计数字滤波器在伺服控制中的应用

在高精确度伺服控制系统中,通常采用零相位误差跟踪控制器ZPETC作为前馈控制器, 作用是消除相位误差,但是,ZPETC将导致很小的增益误差。为改善ZPETC对系统增益性能的影响,提出一种基于L2范数优化的前馈控制器设计方案,通过选取适当的目标函数,设计出最优的数字滤波器,将此滤波器与ZPETC串联组成新的前馈控制器,此滤波器在保持系统零相位误差的同时,改善了系统的增益性能,提高了跟踪精确度。仿真实验表明,采用本文提出的优化设计方案,能够改善系统的运动跟踪性能。     

基于Delta算子的并联型有源电力滤波器H∞控制器设计

针对并联型有源电力滤波器(SAPF)的数字化控制问题,基于补偿性原理,将负载的谐波电流当作扰动,电源谐波电流作为系统的期望输出,建立了SAPF的Delta算子离散化状态空间方程模型,利用线性矩阵不等式(LMI)方法设计SAPF的H∞控制器.对所设计的H∞控制器的补偿效果与基于传统Z变换方法设计的H∞控制器的补偿效果进行...     

基于形态学滤波器的谐波电流抑制方法

针对由电动汽车驱动系统中异步电机谐波电流引起的转矩脉动问题,本文提出一种基于形态学滤波器谐波电流抑制方法。首先对电机产生谐波电流进行分析,然后对电流控制器以及形态学滤波器进行设计,并分析滤波器不同参数设计对信号处理的影响,以及对该滤波器结构元素进行优化。基于此,提出形态学滤波器谐波电流抑制方法。最后,通过在异步电机驱动系统中,与无滤波器和巴特沃斯滤波器抑制方法进行不同转速的比较验证结果表明本文所提谐波电流抑制方法可以有效提高谐波电流抑制性能。     

基于状态观测器的单相并网逆变器复合控制

针对光伏并网逆变器的特定次谐波抑制与控制延时补偿,提出了一种基于状态观测器的准比例谐振（Quasi-proportional Resonant, Quasi-PR）控制加重复控制（Repetitive Control, RC）的复合控制策略。其中,准PR控制器用于实现对并网电流基频分量的无静差控制,重复控制器用于抑制特定次谐波分量;同时,考虑到系统的控制延时,采用状态观测器进行延时估计,并基于状态观测器设计了合适的延时补偿环节;此外,针对LCL的谐振尖峰,进行基于电容电流反馈的有源阻尼。最后通过仿真与实验,验证所提复合控制策略的可行性与有效性。     

一种基波串联谐振式混合型有源滤波器

提出一种基波串联谐振式混合型有源滤波器,利用大容量无源滤波器实现谐波抑制和无功补偿;采用有源滤波器改善系统滤波效果并阻尼无源滤波器与系统阻抗之间的串、并联谐振。在介绍该混合型有源滤波器的拓扑结构和主要特点的基础上,分析基于检测电网电流控制策略时的工作原理;研究谐波参考信号的产生及其跟踪控制算法;讨论基于DSP的数字化控制器实现问题。相关实验结果及工程应用效果均证明该基波串联谐振式混合型有源滤波器对于同时进行谐波抑制和无功补偿的可行性。     

单独注入式混合型有源电力滤波器复合控制策略的研究

本文建立了单独注入式混合型有源电力滤波器的电气模型。根据此模型综合比较了混合型有源电力滤波器的两种常用控制策略,提出了一种基于检测电网谐波电压与谐波电流的混合有源电力滤波器复合控制方案,并对其补偿性能和抑制电网频率和系统阻抗变化的影响进行了分析。为了实现系统的无差控制,提出了基于递推积分的PI算法,并且由模糊推理在线整定比例系数和积分系数,该算法能有效地提高系统的动态和稳态性能。仿真和实验结果表明采用这种复合控制的注入式混合有源电力滤波器能达到较好的滤波效果。