基于同步旋转坐标系的有源电力滤波器控制延时动态预测补偿策略

提出一种基于同步旋转坐标系(SRF)的有源电力滤波器(APF)控制延时动态预测补偿策略。该方法通过对各次SRF的相移控制,实现对APF各次谐波电流控制延时的补偿;同时,根据微变线性化原理,对SRF上暂态变化的同步谐波电流进行线性预测,从而实现对各次谐波电流控制延时的动态预测补偿。首先详细分析了APF控制延时的形成机理、对系统的影响以及延时抑制方法,在此基础上,重点论述所提控制延时动态预测补偿方法,并对基于该方法的APF控制系统进行分析设计。理论分析和实验结果表明,该方法能够实时响应负载暂态变化,精确补偿控制延时,有效提高谐波电流补偿的准确度。     

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。     

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。     

基于电源电流和负载电流检测的前馈加反馈的三相四线制APF控制策略

三相四线制有源电力滤波器(APF)可以补偿非线性负载产生的各次谐波、三相不平衡电流、零序电流及无功电流。提出一种新型谐波电流检测法,可以检测三相四线制系统各次谐波的正、负、零序分量及无功分量。提出一种同时检测负载电流和电源电流的前馈加反馈控制策略,检测负载电流进行前馈控制,检测电源电流进行反馈控制,既保证了谐波补偿效果又具有良好的动态性能,可以用于快速变化的非线性负载的谐波补偿。由于各次谐波分量在其相应的同步旋转坐标系下为直流量,反馈控制采用多个同步旋转坐标系下的积分控制,可以实现几乎100%补偿各次谐波分量。仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。     

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。     

改进谐波分次检测结合集中电流环的APF谐波独立控制实现

有源电力滤波器(active power filter,APF)谐波独立控制的本质是实现3方面功能:1)谐波补偿频次可选;2)各选择次谐波补偿程度可独立设定;3)各选择次谐波可无静差补偿。从谐波控制系统结构的角度,分类对比现有APF谐波控制策略,进一步提出改进谐波分次检测结合集中电流环的选择次补偿和全补偿两种运行模式下结构,并以多同步坐标系谐波分次检测结合采用单PI控制器集中电流环为例,定性和定量分析集中电流环静差,给出校准的具体方法。所提方法利用集中电流环频域特性,通过谐波分次检测后再分次校准集中电流环静差,很好地实现了APF谐波独立控制三方面功能,同时控制系统简单,参数易整定、不易出现稳定性问题。最后通过仿真和实验,验证所提方法的可行性和优越性。     

一种抑制输出电流谐波的DSTATCOM控制方法

为提高配电网静止无功补偿器(DSTATCOM)的无功补偿能力和低次谐波抑制能力,提出一种针对输出电流谐波抑制的补偿电流控制策略。该方法采用多同步旋转坐标变换,将DSTATCOM输出电流中的各指定次谐波转换成对应坐标系下的直流分量,并采用比例积分(PI)调节器对其进行分次闭环控制,将所得各次谐波电流抑制指令与无功指令叠加,实现了输出电流中指定次谐波的抑制,实验结果验证了此处提出方法的有效性。     

有源电力滤波器分序谐波补偿性能分析

为提高三相有源电力滤波器(APF)在某些特定场合补偿正、负序谐波电流的能力,首先对常见的三相整流器进行了相序分析,得到了此类非线性负载交流侧电流的相序信息;然后利用多同步旋转坐标变换,将各次正、负序负载谐波电流变成直流指令,通过经典的比例-积分(PI)加重复的电流跟踪复合控制策略,实现了各次正、负序负载谐波电流的无静差补偿;最后给出了仿真与实验波形,分析了三相APF正、负序谐波补偿性能,验证了分序控制策略的有效性。     

基于VPI控制器选择性谐波电流控制策略

为提高有源电力滤波器(APF)的补偿性能,提出一种基于同步旋转坐标系的矢量比例积分(VPI)控制器的电流控制策略。在旋转坐标系下,对指定次谐波分别设置对应的VPI控制器,利用其无穷大开环增益和频率选择特性,实现谐波电流的无静差和选择性跟踪补偿。通过对VPI控制器在谐波频率点处的频谱分析,论证了VPI控制器在谐波补偿中对谐波电流的优良控制性能。实验结果验证了所提出控制策略的有效性。     

单同步旋转坐标系下APF的谐波快速重复控制

输出补偿电流的控制精度直接影响有源电力滤波器(APF)的补偿效果。为提高APF的稳态补偿精度和动态响应速度,提出一种基于单同步旋转坐标的谐波电流快速重复控制(FRC)策略。在建立APF在基波旋转坐标系下数学模型的基础上,通过电网正序角速度的同步旋转坐标变换,可将输出指令电流中的基波分量转化为直流量,同时将6k±1次谐波分量转化为6k次交流量。随后提出比例积分(PI)控制结合FRC的复合控制方法,PI控制实现对直流量进行无差跟踪,同时抑制低频扰动,短延时的FRC实现对6k次交流量的准确跟踪和快速响应。该方法兼顾了APF对稳态补偿性能和动态响应速度的需求,实验结果验证了该控制策略有效。     

采用网侧电流闭环控制的电能质量综合补偿方法

在各次谐波对应的同步旋转坐标系下,采用比例积分(proportion integration,PI)调节器对网侧各次谐波电流进行分次闭环控制,以有效消除采样精度、控制延时、脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)死区等对补偿效果造成的影响,实现无静差补偿;在此基础上,针对负载中包含并联电容器时有源电力滤波器的稳定性问题,采用等效系统的方法进行了分析,并基于分次闭环控制提出了简单易行解决方案。数字仿真和物理试验验证了所提控制方法的的有效性。     

谐波电流分次补偿控制的等效性研究

谐波电流分次补偿控制是有源电力滤波器(APF)所必须具备的能力.针对谐波电流分次补偿控制方法中多重旋转积分器(MRI)方案、正弦信号积分器(SSI)方案以及矢量PI控制器(VPI)方案的基本控制原理,研究了MRI方案和SSI方案的等效关系.建立了旋转坐标系下控制器变换到α,β坐标系下的一般等效关系式,从理论上为SSI方案进行了补充.同时研究了VPI方案与MRI方案、SSI方案之间的等效关系,完整的建立了MRI方案、SSI方案以及VPI方案之间的关联.通过实验验证了MRI方案与SSI方案在加入时延补偿后可稳定控制高频谐波,解决了在谐波电流分次补偿控制方法中一直存在的争议,并验证了VPI方案控制性能上要优于加入时延补偿的MRI方案和SSI方案.     

基于“DSP＋FPGA”的有源电力滤波器

有源电力滤波器(APF)越来越广泛的运用在电力系统中,用来补偿谐波和无功。本文对基于DQ旋转坐标系的无差控制方法,提出了“DSP＋FPGA”的控制系统,克服了单DSP运算能力不足的缺点,实现了补偿25次以内谐波电流的功能,实验表明,该控制系统能实现DQ旋转变换对计算量的要求。使用该控制系统,APF已经实现了单独补偿25次以内谐波电流的功能,补偿效果显著。     

基于“DSP+FPGA”的有源电力滤波器

有源电力滤波器(APF)越来越广泛的运用在电力系统中,用来补偿谐波和无功。本文对基于DQ旋转坐标系的无差控制方法,提出了"DSP+FPGA"的控制系统,克服了单DSP运算能力不足的缺点,实现了补偿25次以内谐波电流的功能。实验表明,该控制系统能实现DQ旋转变换对计算量的要求。使用该控制系统,APF已经实现了单独补偿25次以内谐波电流的功能,补偿效果显著。     

风电并网用全功率变流器谐波电流抑制研究

电网低次谐波电压和电力电子器件的非线性将使得风电并网变流器产生较重的并网谐波电流,为改善风电并网用全功率变流器系统的输出电能质量,在详细分析网侧变换器的谐波数学模型的基础上,提出一种抑制并网低次(5、7、11、13次)谐波电流分量的交叉耦合控制策略。该控制策略通过在多同步旋转坐标系下检测各次并网谐波电流的直流分量,采用电流交叉耦合控制方式实现对各次谐波电流的准确控制,详细分析并设计谐波电流交叉耦合控制器。所提控制方案考虑了各次谐波电流回路的交叉耦合影响,可有效降低各次谐波电流以及基波电流之间的相互影响作用,有利于提高系统工作的稳定性。仿真和实验结果验证了所提控制方案的正确性和可行性。     

重复—模糊PI复合控制策略在APF中的应用

有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)要求补偿电流能够无误差地跟踪给定的谐波电流信号,否则会影响APF的补偿效果。传统单一控制方法在控制准确度和响应速度上不能兼顾,应用复合控制策略,将不同控制方法的优缺点进行互补组合,可得到更优的控制策略。重复控制能产生与谐波电流相同的输出,因而可以取得对各次谐波零稳态误差跟踪补偿,但是其动态性能不佳。通过与模糊PI控制相结合,形成复合控制策略,可以利用模糊PI控制器保证系统的动态性能,依靠重复控制器提高输出电流波形的跟踪准确度,显著改善滤波效果。经过仿真证明采用的重复-模糊PI复合控制策略可以同时取得较好的补偿准确度与动态响应速度,比较适合于APF中补偿电流的控制。     

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。     

直挂式级联SVG的控制系统设计与模型仿真

在分析静止无功发生器(SVG)装置工作原理的基础上,采用同步旋转d,q坐标系的数学变换矩阵和低通滤波器(LPF)实现了无功、谐波电流的检测,基于无功电流与谐波电流单独控制的思想给出了直挂式SVG装置无功和谐波补偿的控制系统设计方案,并采用载波移相正弦脉宽调制(SPWM)方式产生模块单元的控制脉冲。给出了直挂式SVG装置控制系统的硬件平台设计,详细介绍了核心控制器DSP和FPGA的设计与实现。最后,在Simulink中搭建了仿真模型并通过实际的低压SVG装置测试平台对整个控制系统设计方案进行验证,结果表明:该控制方案能实现对无功、谐波的综合补偿,补偿效果好,且具有良好的动态性能。     

基于傅里叶级数的多时间尺度同步旋转坐标系电流跟踪控制方案

并联有源滤波器(APF)需要对不同频率的谐波电流实施跟踪控制,采用同一时间尺度控制很难实现对各次谐波电流的高准确度跟踪。提出一种基于APF的新型零静差电流跟踪控制算法,该算法使用基于傅里叶级(FS)数建立的多时间尺度同步旋转坐标系和比例积分运算(PI)。相对于常规的零静差控制算法,如比例谐振控制(PR),向量PI控制(VPI)等,提出的零静差电流跟踪控制算法增强了系统频率漂移适应性和抗干扰能力,尤其对高次谐波更加明显。对该控制算法的开环传递函数和闭环传递函数进行了详细分析。仿真和实验结果验证了该算法的有效性。     

适于电气化铁路的三相四开关型有源滤波器选择性谐波补偿的控制策略

为提高有源电力滤波器(active power filter,APF)的补偿性能和动态响应,提出采用选择性谐波补偿控制策略对待补偿谐波分量进行跟踪。针对普速和高速电力机车负荷特性,采用基于同步基波旋转坐标系的谐波电流检测方法及矢量比例积分(vector proportional-integral,VPI)调节器的选择谐波补偿方式,以减少电流控制环节的运算量,在补偿装置容量有限时可以选择补偿危害最大的谐波成分并提高待补偿谐波分量的跟踪精度。最后通过MATLAB仿真研究,电流总畸变率(total harmonic distortion,THD)由33.9%降至2.99%,负序与无功问题均得到解决,验证了VPI控制方法可以有效提高补偿精度,指令电流为混合谐波指令时,可以对其中主要次数谐波进行有效选择及跟踪,跟踪误差小,动态响应快,能够解决电气化铁路中的电能质量问题。