一种新的有源滤波器控制方法研究

有源滤波器的滤波效果很大程度上取决于其控制性能,为了使逆变器的输出能迅速、准确地跟随参考信号的变化,提出了一种单独注入式有源滤波器控制方法。该法将负载谐波电流分成不同频率段的谐波电流信号,这些电流信号通过相应的谐波相位补偿器补偿无源部分相位偏差,再将各频段的谐波电流控制信号累加算得有源电力滤波器的PWM控制信号。仿真结果表明:该法控制的有源滤波器控制器滤波效果好、实时性强。     

基于新型改进谐振控制器的APF无谐波电流提取控制策略

为了消除传统谐波电流提取环节对APF动稳态性能的影响,本文提出一种dq坐标系下基波电流与谐波电流分环解耦的新型控制结构.通过分环解耦,基波电流控制环只跟踪控制直流量,以实现直流侧电压稳定.谐波电流控制环利用改进谐振控制的选频特性,将负载电流直接送入谐波电流环,无需进行谐波分量提取,从而消除谐波提取环节带来的指令信号误差和延时.为提高系统相位裕度,本文提出一种新型改进谐振控制器,在余弦内模谐振控制器基础上引入一个实轴右半侧的零点,并在离散域下展开频率特性对比和参数影响分析.最后,通过实验验证了所提方法的有效性.     

重复PI控制的五电平光伏并网逆变器

介绍了一种双向开关型五电平逆变器,并提出了重复控制和PI调节相结合的复合控制方案。重复控制可以抑制网侧和负载侧对并网输出电流的周期性扰动,降低并网电流的总谐波畸变系数;PI调节使逆变器输出并网电流实时跟踪参考正弦给定信号,从而使系统具有良好的稳态和动态特性,提高对逆变器的控制精度。仿真和实验表明,用重复PI控制的五电平逆变器输出并网电流波形稳定,谐波畸变率小,并能实现实时快速跟踪电网电压相位,使系统工作在高功率因数状态下。     

并联型有源电力滤波器两种控制方法的性能分析

通过分析有源电力滤波器的补偿谐波的工作原理,提出了一种基于功率平衡双闭环的新型控制方法,将逆变器输出电流的参考值直接从负载电流中减去基波有功分量,消除了谐波检测的过程,控制更简单,但稳态误差大,动态稳定性差.在此基础上提出了基于瞬时无功理论负载谐波电流前馈的控制方法,采用三相锁相环对电网电压的相位进行跟踪锁定,使谐波电流检测、系统谐波及无功补偿更精确.通过Matlab仿真研究及对两种方法的性能进行对比,加负载谐波电流前馈能起到更好的补偿效果.     

基于间接电流控制的电流型PWM整流器

针对电力电子装置给电力系统带来谐波污染和功率因数下降的问题,建立了三相电流型PWM整流器在abc坐标系下的数学模型,并在该坐标系下通过控制三相电流型PWM整流器交流侧电流的基波和相位,进而间接控制网侧电流的间接电流。通过仿真和实验验证,该控制策略完全可以实现网侧电压电流单位功率因数,且直流侧电流趋于稳定。     

并联混合型有源电力滤波器研究

对并联混合型有源电力滤波器（APF）的补偿特性进行了研究,针对单一检测网侧或负载侧谐波电流控制方法的缺点,提出了一种改进型的并联混合型有源电力滤波结构,采用复合式控制方法,能够较好地解决APF容量受限问题。利用仿真验证了其正确性。     

并联型有源电力滤波器与电网连接低通滤波器的设计

并联型有源电力滤波器（APF）是用于谐波治理的有效的电力电子设备，它通过检测负荷侧电流，发出与谐波电流大小相等且相位相反的补偿电流注入电网，以达到改善电网电能质量的目的。目前对如何有效设计有源滤波器与电网连接处的低通滤波器（LPF）的研究较少，文中提出利用巴特沃思低通滤波器原则来设计该LPF，并根据APF与电网不同的连接方式对LPF的参数进行适当的调整，仿真和实验结果都验证了这种方法的可行性。     

单位功率因数与重复预测在APF中的应用

单位功率因数检测法把有源电力滤波器与非线性负载并联等效为电阻性负载,用于谐波检测时准确性高、实时性好。电流跟踪控制采用空间矢量脉冲调制控制策略,通过重复预测环节实现无差拍控制,以提高补偿电流跟踪控制的实时性。在Matlab/Simulink环境下建立三相并联型APF仿真模型进行仿真实验,搭建实验平台并在低压条件下进行实验验证,结果表明单位功率因数谐波检测法及基于重复预测的无差拍控制方案在保证系统稳态精度的同时有效改善了系统的动态响应性能。     

一种基于单位功率因数控制的有源电力滤波器

为解决谐波污染、改善电能质量,采用基于单位功率因数的控制方法,提出了一种只需检测系统侧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,直接控制系统侧电流为与电网电压同相的标准正弦波的控制方法,其补偿电流的控制策略采用比例积分控制和三角波调制。按照H桥逆变器的单极性脉宽调制的主电路研制了一台高性能的5kVA单相有源电力滤波器实验样机。理论分析、仿真及实验结果证明该有源电力滤波器可同时实现补偿负载无功及谐波电流,控制简单且具有良好的动态性能。     

双闭环SVPWM控制的并联型有源电力滤波器仿真研究

给出了三相电压型PWM逆变器的数学模型,通过解耦得出一种新型快速双闭环电流控制策略,并将其用于有源电力滤波器（APF）电流控制系统。分析了电压空间矢量脉宽调制（SVPWM）的基本原理,与正弦波脉宽调制（SPWM）相比,该方法提高了控制精度,减少了开关损耗,直流侧电压利用率高。仿真结果证明了该新型双闭环SVPWM控制方法可以使补偿电流较为准确地跟踪电流指令,抑制负载谐波电流,是一种较为有效的电流跟踪控制方案。     

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。     

谐波对电力设备的影响

在电力系统中,谐波源产生的谐波对电网本身的安全可靠运行造成严重威胁。介绍了谐波原理;给出了公用电网谐波电压（相电压）限值和注入公共连接点的谐波电流允许值;分析了公用电网中谐波电流和谐波电压对用电设备和电网本身的危害;阐述了抑制和治理谐波的几种方法。     

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。     

A three‐phase,active power filter with a predictive‐instantaneous‐current PWM controller

One of the most emphasized problems to be solved in power systems in recent years is the line‐current harmonics problem. This is due to the use of diode rectifiers, PWM converters, nonlinear loads, and so on. To reduce or eliminate such current harmonics, an active power filter (APF), which is a sophisticated power electronic converter, has been studied and used in some practical applications. In this paper, we propose and discuss two new control methods for three‐phase shunt APFs: the sinusoidal line‐current control method and the instantaneous‐reactive‐power compensation control method. They are based on pulsewidth prediction control, or a predictive‐instantaneous‐current PWM control. Neither any instantaneous power information nor coordinate transformation is necessary for control. In the sinusoidal line‐current control scheme, the controller governs the switching devices of the APF by using the pulse width that is optimally predetermined at the beginning of every switching period with the sinusoidal current reference. The line currents flow sinusoidally and are in phase with the voltage accordingly. In the instantaneous‐reactive‐power compensation control, the control is performed so that the resultant circuit of the load and the APF is regarded as a time‐variant conductance circuit model. The APF with this control scheme can cancel effectively the instantaneous reactive component produced by the load though the controller is simple. This paper discusses the performance characteristics of the APFs when a three‐phase diode rectifier and an unbalanced load are connected to the line. The practicability of the proposed methods is verified by experiment. © 1999 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 130(3): 68–76, 2000     

单相电力锁相环的改进和FPGA实现

针对单相电能锁相环(Phase-Locked Loop,简称PLL)控制方法以及基于可编程逻辑门阵列(Field Programmable Gate Arrays,简称FPGA)实现方法进行了研究。采用硬件描述语言verilog实现了周期积分器、PI调节器以及正余弦模块等单相锁相环控制的所有模块。软件分析结果证明,这种锁相环控制方法能够快速地锁住电网基波相位,具有较高的抗谐波干扰能力。基于FPGA的实验结果证明,在单相输入严重畸变的情况下,系统不仅能够很好地锁住基波相位,而且在输入相位发生突变时,还能够很快地对信号相位重新进行锁定。这种控制方法能够适应单相柔性输电系统(Flexible AC Transmission Systems,简称FACTS)中对电压相位准确性的要求。     

具有不平衡负载的功率因数补偿策略的研究

将单相谐波和无功电流检测方法应用于三相系统中。在每相中分别采用与电网电压同频同相的单位正弦和余弦信号与该相负载电流相乘,经过低通滤波和处理后得到各相的瞬时基波有功电流和瞬时基波无功电流,进一步可得到谐波指令电流,和补偿谐波、无功及不平衡电流的指令电流,通过该电力滤波器补偿后,解决了三相不平衡问题,得到高的功率因数。通过仿真研究,证明了该方法的正确一性。     

用于通用电能质量控制器的一种简单补偿策略和统一控制方法

将谐波和短时电压跌落问题确定为通用电能质量控制器的补偿对象,进而提出了相应的补偿策略和统一控制方法.相对其他多功能的补偿器来说,该方法简单且能有效协调两个变流器的控制,不需区分不同的电能质量问题并选择不同的控制策略,对变流器容量要求也不高.仿真和实验表明该补偿策略和控制方法有效,通用电能质量控制器具有良好的补偿性能.     

单周控制三电平三相四桥臂APF研究

基于多电平的有源电力滤波器能产生多阶梯、低失真的电压波形,特别适合于高压大功率场合。为此提出一种单周控制的三电平三相四桥臂有源电力滤波器,它不需要三相负载电流检测以及繁琐的无功电流和谐波电流计算,控制器结构简单,仅由几个带复位的积分器、比较器、触发器和一些线性元件组成,具有控制精度高、补偿效果好的特点。滤波器工作于恒定开关频率,比较适合于推广到工业应用。在建立数学模型的基础上进行了仿真研究,仿真结果证明其能有效地补偿系统谐波,改善电流总谐波畸变率并提高输电线功率因数。     

Three-phase active harmonic rectifier (AHR) to improve utility input current THD in telecommunication power distribution system

Modern telecommunication power supply systems have several parallel-connected switch-mode rectifiers to provide -48 V DC. A typical switch-mode rectifier configuration includes a three-phase diode rectifier followed by a DC-DC converter. Such a system draws significant harmonic currents for the utility, resulting in poor input power factor and high total harmonic distortion. In this paper, a three-phase active harmonic rectifier (AHR) scheme is proposed. In the AHR scheme, a diode rectifier module is replaced by a six-insulated-gate-bipolar-transistor pulsewidth-modulation rectifier to supply load harmonics as well as its own active power. Each DC-DC converter module is connected to a shared 48-V DC link. The AHR module together with parallel-connected switch-mode rectifiers is controlled to achieve clean input power characteristics. The VA ratings of the AHR scheme is compared with an active power filter approach. The control design is based on the synchronous reference frame approach. Analysis, simulation, and experimental results show that the AHR offers several advantages such as lower VA rating, better current control response, efficient use of the AHR DC link, small size, and stable DC-link voltage control.     

不平衡和非线性负载条件下柔性多状态开关控制技术研究

配电网中连接在两条或多条馈线间的电力电子变流器统称为柔性多状态开关,可作为理想的补偿装置,用来补偿频率和大小变化的谐波、负序和无功。文中建立了不平衡和非线性负载条件下柔性多状态开关的数学模型,根据不平衡系统的控制目标,确定以瞬时无功功率理论为基础的参考电流检测方法,变流器的输出电流采用PI控制器进行调节,从而达到补偿负载电流中的谐波、负序和无功电流,实现电能质量改善。在MATLAB/Simulink环境下,建立了不平衡和非线性负载条件下三端口柔性多状态开关系统的仿真模型,研究结果表明了所采用的方法能够有效地补偿不平衡负载电流中的谐波、负序和无功电流,并表现出了良好的动态性能。