三相四线制有源电力滤波器控制系统的优化设计

为了解决三相四线制电网中谐波、无功功率和三相不平衡等电能质量问题,本文采用基于DSP+CPLD全数字控制的并联型有源电力滤波器(APF)来实现补偿.介绍了APF的系统结构及工作原理,并进行控制系统的优化设计.电流检测部分,采用先提取零序电流分量,然后利用基于瞬时无功理论的ip-iq检测法检测;补偿电流跟踪控制部分采用定时滞环比较法;直流侧电压采用动态滞环控制法等.仿真结果表明,采用这种方案,可以对三相四线制系统中的谐波、无功、负序、零序等电流分量进行有效补偿,具有良好的动态补偿效果.     

三相四线制并联型有源电力滤波器研究

介绍了三相四线并联型有源电力滤波器的基本原理,谐波检测方法以及控制策略.本文采用电流闭环PI结合电压前馈控制补偿电流发生环节,建立了并联型三相四线制有源电力滤波系统的仿真模型并进行了仿真.仿真结果表明该并联型有源电力滤波器能有效地补偿三相电流及中线电流,论证了其补偿电流检测方法及控制方案的可行性.     

有源电力滤波器自适应电网电流滞环控制

简要介绍了基于有功能量平衡原理的控制方法,将自适应电网电流滞环控制方法应用于三相四线制有源电力滤波器。该方法主要根据电网电压、有源电力滤波器接入点电压和电网电流的微分改变滞环电流宽度,从而实现开关频率的稳定;通过改变补偿电流的波形实现电网电流的正弦化,且在负载变化时,电网电流能实现动态稳定。该方法的特点是不需要传统的谐波电流检测,可实现数字化控制。使用Matlab仿真,其结果证明了该方法对三相四线制有源电力滤波器进行定频控制是可行的。     

基于单周控制的三相4桥臂有源电力滤波器

提出一种基于单周控制的三相4桥臂有源电力滤波器(APF).该方法只需检测三相电网电流、中线电流和APF直流侧电容电压,不需要乘法器,省去了谐波和无功电流的计算.整个控制器只需一个带复位的积分器、4个比较器、4个触发器和一些线性元件组成,控制器结构简单,并且具有较强的鲁棒性和较高的可靠性.单周控制为非线性定频控制方法,因此其控制精度高,补偿效果好,易于工业应用.在对三相4桥臂有源滤波器分析、建模的基础上采用Saber仿真软件进行了仿真研究.仿真结果表明基于单周控制的三相4桥臂有源电力滤波器能够对系统谐波、无功和零序电流进行有效的补偿,且响应快.     

容错型三相四开关有源电力滤波器及其控制策略

有源电力滤波器(APF)多基于三相六开关拓扑,为提高其运行可靠性,提出一种基于元件冗余的三相四开关容错型APF。针对三相六开关APF的故障判别,应用功率器件承受电压变化识别桥路开路故障;研究了基于谐波检测APF补偿算法与控制电源电流跟踪电网电压APF补偿算法的关系,指出容错型APF切换控制中更适合采用电源电流直接跟踪补偿算法;在三相四开关APF数学模型基础上,研究了直流母线中点偏移对三相四开关APF补偿性能的影响,提出一种直流中点电压差值前馈补偿方法。扩展了配置直流侧储能的情况下,容错型APF的有功调节实现方法;设计了APF容错控制切换策略和硬件实现的电流滞环跟踪控制电路,在建立的三相四开关APF平台上,实验验证了所提方法的有效性。     

基于单位功率因数控制的四桥臂三相四线制APF

随着非线性负载在配电系统中的大量使用,低压配电网的三相不平衡、无功功率和谐波污染问题日益严重,有源电力滤波器以其优良的性能成为电力谐波抑制和无功补偿的重要手段,因而基于单位功率因数的控制方法,研制了一种高性能的四桥臂三相四线制有源电力滤波器。同时提出了一种只需检测电源输入电流及逆变器直流电容电压,而无需实时检测、计算负载谐波电流,直接控制电源电流为与电网电压同相的标准正弦波的控制方法,并对其稳态及动态行为进行了详尽分析;补偿电流的控制策略采用比例积分控制和三角波调制。以此研制了一台10kVA四桥臂三相四线制有源电力滤波器实验样机,理论分析、仿真及实验结果均证明了该有源电力滤波器可有效地补偿三相四线制系统中的谐波、无功功率和三相不平衡,系统控制简单,动态响应快,补偿效果好。     

基于单周控制的四桥臂三相四线制串联型有源电力滤波器

提出一种基于单周控制的四桥臂三相四线制串联型有源电力滤波器.它不需要检测三相负载电流和三相输入电压,也不需要任何乘法器,可以大大简化谐波检测电路和电流跟踪控制电路.整个控制电路仅由几个带复位的积分器、比较器、触发器以及一些线性元件组成,控制电路简单、可靠、无延迟.在对四桥臂三相四线制串联型有源电力滤波器进行分析、建模的基础上,进行了仿真研究.仿真结果表明:该有源电力滤波器能有效地实时补偿非线性负载产生的谐波、无功电流和零线电流.     

适用于飞机电网的并联型有源电力滤波器功率电路及其控制策略

针对飞机电网频率较高、电源内阻抗较大的特点,采用并联型有源电力滤波器实现对电网谐波的集中抑制。采用改进的交叉矢量算法实现对基准补偿电流的检测和计算,采用滞环电流控制实现对较高频率电源系统瞬时电流的补偿,同时对直流侧电压进行稳压调节,并推导其传递函数。仿真和实验结果验证了将APF应用于飞机电网的正确性和可行性,表明采用本文的有源滤波器可集中抑制电网谐波电流,具有较好的补偿效果。     

基于ip-iq法和单周控制的三相有源电力滤波器

为了解决单周控制的三相有源电力滤波器的不足,本文将基于瞬时无功功率理论的ip-iq谐波检测法和单周控制相结合,以基波电流作为控制参考,运用于三相三线制有源电力滤波器中,并建立控制方程和控制电路。通过仿真验证了在电网电压存在畸变时,有源电力滤波器的补偿效果良好,且可以根据对谐波和无功电流灵活补偿。方案还可以运用到三桥臂三相四线制有源电力滤波器中。     

四桥臂APF三维空间矢量电流跟踪控制研究

为解决三相四线制不对称电网系统的谐波污染问题,通过对三相四桥臂有源电力滤波器(APF)的电路结构进行分析,并与三桥臂APF的电流跟踪控制方法进行对比,提出了一种改进型的三维空间矢量电流预测方法,实现了四桥臂APF对谐波电流的有效补偿。仿真实验的结果证明了该方法的正确性与有效性。     

Shunt compensation

This article has surveyed some of the most important techniques used to generate the reference current for the shunt-type APF (active power filter). The GA-based approach is discussed in detail. Zero-crossing detection of one of the source voltages is sufficient, and the PLL may be removed. An ANN-based PI controller is added for faster buildup of the voltage across the capacitor. Faster control of the capacitor-voltage reduces the size of the capacitor and also improves the bandwidth of the controller. The proposed technique is simulated (in Simulink) and is also experimentally confirmed by developing a dSPACE1104-based prototype. With the availability of low-cost and high-speed processors, such computationally extensive methods are expected to be popular in the future.     

并联有源电力滤波器新型控制策略仿真研究

三相三线并联有源电力滤波器(APF)能够实时地补偿谐波电流和无功电流。控制器作为APF的核心部件,它的性能好坏直接影响到APF的补偿效果。而影响控制器动态性能的关键因素是控制算法。考虑到APF的数学模型在dq 坐标系下,是一个非线性耦合系统,首先采用逆系统方法将原系统线性化解耦,构造出伪线性系统。然后,再运用变结构控制,设计出这个伪线性系统的变结构控制律。最后,建立了APF的仿真模型对其进行仿真试验。试验结果表明,基于此控制策略设计出APF的控制器能使有源滤波器具备良好的补偿效果。     

基于dSPACE的车用牵引电机控制器设计与实现

为实现燃料电池轿车用牵引电机控制器的快速开发,提出了一种基于dSPACE与虚拟样机技术的车用牵引电机控制器的设计方法。该方法基于定子电流最优控制策略建立控制系统模型,在dSPACE平台上进行控制器设计、实时仿真及虚拟样机性能测试,测试结果验证了该设计方法的有效性。该方法可以代替传统的电机控制器迭代设计与样机试制过程,将成为车用牵引电机系统设计研发的重要手段。     

基于非线性微分跟踪器的无差拍控制在APF中的应用

文中将无差拍控制和非线性微分跟踪器相结合,利用两者的优势,提出一种基于APF无差拍控制器中引入非线性微分跟踪器,用以补偿负载电流变化扰动APF控制器的影响,从而避免过于复杂的谐波电流提取算法。该算法与传统的APF谐波提取算法不同,可以有效地降低电网电流的THD。仿真和实验结果都证明了所提控制算法方法的可行性。     

三相并联型有源电力滤波器补偿电流性能分析与改进

三相有源电力滤波器通常用来补偿非线性负载所引起的谐波和无功电流。在有源电力滤波装置中，其补偿性能的好坏，很大程度上取决于控制器的设计。但由于非理想因素的影响，例如输出电流环路带宽有限、检测电路的延时、指令电流的产生等，都会影响补偿效果，而传统的PI控制由于带宽有限不能实现无静差输出。为了提高三相并联型有源电力滤波器的补偿性能，该文在同步旋转坐标系下提出了一种理想的电流控制策略即基于PI控制和重复控制并联结构的电流控制方法，利用重复控制对于周期扰动信号无差跟踪的特点来提高有源滤波的稳态精度，PI控制保证有源电力滤波器的动态性能。实验结果和理论分析充分证明了所提并联结构电流控制器的可行性。     

具有控制器参数摄动的并联型有源电力滤波器H_∞控制器设计

根据有源电力滤波器(APF)的补偿性原理,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,建立了并联型APF的状态空间数学模型。基于该模型,考虑控制器参数在一定范围内发生加性范数有界摄动的情况,利用线性矩阵不等式方法对并联型APF的非脆弱H∞控制器设计问题进行研究。仿真示例表明,非脆弱H∞控制器在其参数发生摄动时仍能保证并联型APF的稳定性和补偿效果,而H∞控制器在其参数发生同等程度的摄动时恶化了系统的补偿效果。     

基于PCHD模型的APF自适应模糊无源控制研究

为改进有源电力滤波器APF的电网电流补偿效果,基于APF的端口受控哈密顿(PCHD)数学模型,采用互联和阻尼配置无源控制(IDA-PBC)方法,设计了通过模糊控制实现注入阻尼在线调整的无源混合控制器。同时,为提高APF的直流侧电压控制能力,采用自适应模糊PI控制器,实现比例系数与积分系数的在线调整。利用所提出的控制器,可有效补偿电网电流,抑制负载电流谐波,使电网电流为近似正弦波;同时,获得更好的直流电压动静态性能。在Matlab/Simulink仿真平台上搭建APF自适应模糊无源混合控制器的仿真模型,对APF的谐波补偿性能进行了仿真实验研究。仿真结果表明所提出的自适应模糊无源混合控制策略是可行的。     

Model reference adaptive sliding mode control using RBF neural network for active power filter

In this paper, a model reference adaptive sliding mode (MRASMC) using a radical basis function (RBF) neural network (NN) is proposed to control the single-phase active power filter (APF). The RBF NN is utilized to approximate the nonlinear function and eliminate the modeling error in the APF system. The model reference adaptive current controller in AC side not only guarantees the globally stability of the APF system but also the compensating current to track the harmonic current accurately. Moreover, a sliding mode voltage controller based on an exponential approach law is designed to improve the tracking performance of DC side voltage. Simulation results demonstrate strong robustness and outstanding compensation performance with the proposed APF control system. In conclusion, MRASMC using RBF NN can improve the adaptability and robustness of the APF system and track the given instructional signal quickly.     

有源电力滤波器谐波及无功电流检测的不必要性(二)——仿真及实验

在经理论分析得出经典有源电力滤波器(APF)中的谐波及无功电流检测不是必需的结论的基础上,推出经典APF电流控制策略与电源电流直接控制策略之间的等效关系.在经典控制方案基础上,省掉了负载和APF电流检测单元以及谐波及无功电流或基波有功电流运算单元,保留了经典APF中的电容电压控制器和电流控制器,提供了一个廉价而高性能的APF控制方案.最后对基于上述两种控制策略的APF进行了仿真研究,并用电源电流直接控制方案开发了一台单相APF实验样机.仿真和实验结果验证了理论分析的正确性.     

有源电力滤波器重复控制方法的设计

分析了三相并联型有源电力滤波器(APF)原理和电流控制数学模型。接着将重复控制器嵌入到有源电力滤波器(APF)中,实现PI控制和重复控制的双闭环电流控制。同时讨论了重复控制的稳定性和稳态误差,分析了重复控制器的参数设计。最后在一台20kVA并联型有源电力滤波器样机上验证了该方法的使用性和有效性。