双环控制整流桥直流侧串联型有源电力滤波器及实验研究

针对广泛应用的整流负荷,提出一种直流侧串联型有源电力滤波器(active power filter,APF)。这种DC侧APF串联在整流桥与负载之间,通过产生谐波电压达到补偿谐波源的目的,使电源电流成为与电源电压同频同相的正弦波。与传统的交流侧有源电力滤波器相比,有源开关的数量减少了一半,简化了电路结构,降低成本。串联型DC侧APF采用双环控制,电流控制跟踪电源电压变化,电压控制调整APF的能量流向,通过改变APF储能电容电压极性,实现对电感电流的连续可控,从而实现谐波治理。这种控制方法具有结构简单、控制效果好等优点。实验结果验证了文中所得结论。     

单周控制直流侧单相有源电力滤波器

提出了一种基于单周控制理论的直流侧有源电力滤波器 (DC侧APF)。该DC侧APF并联在整流桥的直流侧。文中提出的采用单周控制理论实现的DC侧APF不需要检测负载电流、不需要计算负载电流的谐波和无功分量、不需要乘法器 ,只需要检测整流桥直流侧的输出电流和APF的储能电容电压。具有主电路结构新颖、控制电路简单 ,补偿效果好等优点。实验结果验证了文中所提出理论的正确性     

直流有源电力滤波器的软开关研究

提出了一种基于单周控制理论的直流侧软开关有源电力滤波器,作为谐波补偿器并联在逆变器直流侧,提供负载所需的谐波电流,使电源电流与电源电压同相同频,同时使其直流输出电压恒定,为下一级电路提供平滑的直流电压;另外,对有源电力滤波器中的主开关实现零电压开通,同时利用有源箝位技术避免了开关管过高的电压应力。与一般的PWM硬开关有源电力滤波器相比,该方法不仅减小了开关管的功率损耗,提高了系统效率,而且便于有源电力滤波器的大容量应用。仿真和实验结果验证了所提方法的正确性。     

上升沿调制的单周控制直流侧APF的研究

单周控制直流侧有源电力滤波器不需要检测负载电流、不需要计算负载电流的谐波和无功分量、不需要乘法器,具有主电路结构新颖、控制电路简单以及补偿效果好等优点。在深入分析单周控制直流侧APF的基础上,提出了一种上升沿调制的单周控制直流侧APF,相比较传统的下降沿调制单周控制直流侧APF,控制电路更为简单,仿真结果验证了理论分析的正确性。     

三相有源电力滤波器控制方法的研究

基于单周控制的三相有源电力滤波器(APF)虽不需谐波检测电路,电路相对简单,但只能同时补偿谐波和无功电流,且要求电源电压无畸变,故有局限性。为此将ip-iq谐波检测法和单周控制方法相结合,利用ip-iq法检测负载电流的谐波和无功分量,以单周控制作为电流跟踪控制方式,推出单周控制方程,基于此的建模和仿真研究结果表明:APF可灵活地补偿非线性负载的谐波和无功电流,且补偿效果良好,有一定可行性。     

基于功率平衡原理的单相串联有源电力滤波器

提出一种基于功率平衡原理的串联型有源电力滤波器(APF)。在分析串联型有源电力滤波器功率平衡特点的基础上，导出基于功率平衡的串联APF的控制策略和控制方程，分析了串联APF直流侧电压的确定原则和设计公式。所推荐的控制方式不需要进行复杂的基波检测和计算，只需要检测APF直流侧电容电压和电源输出电流，仅用简单的模拟电路就可以实现，可以同时补偿谐波和无功电流。仿真结果表明基于功率平衡原理的串联型APF对电压型谐波源具有较好的补偿效果，证明了理论分析的正确性。     

单周控制直流侧APF的综合分析和设计

单周控制理论(OCC)因其控制结构简单,且不需要复杂的数学计算等优点目前已被广泛用于APF的控制.其中直流侧有源电力滤波器并联在整流桥的直流侧,对整流类负载进行谐波治理有很大的技术优势.本文分析了单周控制DC侧APF电路结构和基本原理,给出了主电路的主要参数(电感、直流侧储能电容C)的设计和选取标准.建立了单周控制直流侧APF的大信号模型,在此基础上进行了控制系统中PI调节器设计,将控制系统校正为典型Ⅱ型系统,从而消除了稳态误差、提高了抗扰性能.为直流侧有源电力滤波器的综合设计提供了理论依据.样机试验结果证明了文中理论分析和设计的正确性.     

单极调制单周控制有源电力滤波器

单周控制单相有源电力滤波器(APF)有双极调制和单极调制2种调制方式。采用双极调制方式单周控制APF补偿后的电源电流中存在直流分量。在阐述单极调制单周控制APF工作原理的基础上,根据开关器件的动作过程,设计了控制器中的逻辑电路;分析了系统的全局稳定条件,从而获得APF交流侧滤波电感的设计依据;最后,利用Matlab软件对系统带非线性负载时的补偿性能进行仿真。仿真结果表明,单极调制单周控制APF能有效补偿非线性负载所导致的谐波和无功电流,补偿后电源电流中不含直流分量;且与双极调制方式相比,单极调制方式在一定程度上降低了开关损耗,是单周控制APF中很有前景的一种调制方式。     

基于单周控制的三相直流侧串联型有源电力滤波器

针对大量使用的三相不可控整流桥,提出了一种新型的基于单周控制的三相直流侧串联型有源电力滤波器,该滤波器串联在整流桥和谐波源负载之间,只需要工作在电压电流2个象限,仅处理部分功率,不需要进行复杂的谐波检测计算,通过简单的控制即可实现对谐波电压和无功的同时补偿。文中详细分析了该滤波器的工作原理,通过理论推导,建立了单周控制实现方程。理论分析和仿真结果表明,该单周控制的三相直流侧串联型有源电力滤波器谐波电流跟踪效果好、动态性能优良,能有效补偿整流桥非线性谐波源。     

并联型有源电力滤波器电源电流控制方法研究

有源电力滤波器(active power filter,APF)是一种动态抑制谐波和无功的电力电子装置,以并联型有源电力滤波器为研究对象,从APF补偿电流的控制和直流侧电容电压角度出发,分析了电源电流控制方式,实现补偿电流的检测及双闭环反馈控制,提高系统的补偿精确度和动态响应性能。另外,直流侧电压的指令值都是根据电网电压的工作范围、APF的直流侧电容、额定输出电流、PWM逆变器输出侧电感、电流电压调节器以及调制策略等参数设计的,在考虑直流侧电压与APF功率损耗和补偿性能关系的基础上,提出了采用下垂调节器设计逆变器直流侧电压的控制参考值,使其兼顾APF的功率损耗及补偿性能综合平衡的优点。仿真结果验证了该APF控制系统的正确性和有效性。     

改进型直流侧有源电力滤波器在三相系统中的应用研究

针对改进型DC侧APF具有负载输出电压可调、控制和驱动简单、储能电容容量小等优点,依据单相改进型拓扑,提出一种三相改进型DC侧APF拓扑模型,对三相整流类负载进行谐波治理具有技术优势.与三相PFC相比,该拓扑仅处理部分功率,主电路结构简单;与交流侧APF相比,简化了电路结构,减少了功率开关数量.仿真结果证明了该拓扑的正确性和可靠性.     

三相整流桥直流侧并联型有源电力滤波器

针对不可控三相二极管整流桥,提出了一种三相直流侧并联型有源电力滤波器拓扑结构及其控制策略,该滤波器由工作在工频的3个低频开关和两个串联的双向Boost电路构成。控制策略采用无需进行谐波电流检测和计算的单周控制方法,可抑制整流桥前端注入电网的谐波电流,使整个整流桥装置从电网吸收的电流接近正弦波,功率因数近似为1。与传统的交流侧有源电力滤波器相比,可以减少高频有源开关的数量,降低成本;与功率因数校正器相比,仅处理负载电流中的谐波分量,可减小谐波治理装置的额定容量。仿真和实验结果证明了所提方法的正确性。     

改进直流侧串联型有源电力滤波器的滑模控制方法

针对广泛应用的整流类负荷的谐波治理,提出一种基于滑模控制的改进型直流(DC)侧串联型有源电力滤波器(APF)。这种DC侧APF与传统的DC侧APF相比,调压范围更广,且2个全控开关工作在同一频率下,控制和驱动电路得到简化。同时滑模控制是一种非线性控制方法,具有控制结构简单,对外界干扰鲁棒性强,且动态响应速度快等优点,已广泛用于电路结构随开关管状态变化的变换器中。该文将此控制用于该DC侧APF中,针对控制目标,建立了降阶的滑模面,并应用等效控制理论分析了滑模控制的存在和稳定条件。仿真结果证明了这种非线性控制具有较好的抗扰动能力和较快的反应速度,也证明了该理论分析的正确性。     

新型直流侧串联型有源电力滤波器

通过对电压型谐波源补偿特性的分析,说明了传统并联型有源电力滤波器(active power filter,APF)补偿该类谐波源的不足,设计了一种新型的直流侧串联型APF。与传统的交流侧串联型APF相比,该APF串联在整流桥的直流侧,简化了电路结构,减少了有源开关的数量,用于对电压型谐波源的谐波治理有很大的技术优势。文中对直流侧串联型APF的电路拓扑和基本原理进行了分析,推导了相应的控制实现方程,给出了主电路主要参数(滤波电感和储能电容)的设计和选取标准,为系统的合理设计提供了理论依据。仿真结果验证了理论分析的正确性与可靠性。     

改进的直流侧串联型有源电力滤波器

提出一种单相输出可调压的新型直流侧串联型有源电力滤波器(active power filter,APF),对单相整流类负载进行功率因数校正和谐波治理有很大的技术优势。从理论上分析了改进型直流侧APF的电路拓扑和基本工作原理,给出了主电路的主要参数设计和选取标准,为系统的综合设计提供了理论依据。与传统的交流侧串联型APF相比,该APF串联在整流桥的直流侧,简化了电路结构,减少了有源开关的数量;与直流侧串联型APF相比,该改进型APF实现了输出电压的可调,简化了相应的控制和驱动电路,进一步减小了储能电容容量。仿真和实验结果证明了所提出拓扑的正确性和可靠性。     

单周控制的直流侧有源电力滤波器及其补偿特性研究

针对整流桥谐波源负载,笔者通过对其电压型谐波源和电流型谐波源的谐波特性分析,指出DC侧并联型APF补偿电压型谐波源的不足,进而研究其对偶拓扑结构——DC侧串联型APF。对两种DC侧APF进行了单周控制理论实现和补偿特性效果比较。结果表明:DC侧并联型APF适合补偿电流型谐波源,DC侧串联型APF更适合补偿电压型谐波源,从而验证了理论分析与单周控制实现的正确性。