T型三电平APF改进快速模型预测控制策略

针对T型三电平有源电力滤波器(APF)采用模型预测控制(MPC)策略时每个控制周期价值寻优次数多、运算负担大的问题,提出一种改进快速MPC策略.该控制策略是对传统的扇区判断法优化的MPC策略的进一步改进,将以限制电压跳变、开关频率为条件的条件约束法和传统的扇区约束法相结合,大幅度缩减价值寻优候选矢量集的元素个数,将价值...     

基于复合型自适应广义积分器三电平APF研究

电力有源滤波器(active power filter,APF)是消除电网中非线性负载产生的电流谐波的有效手段之一。提出一种在三相静止坐标下的基于自适应理论的复合控制器,复合控制器包括改进的自适应广义积分器和PI控制器。在最大限度利用PI控制器进行谐波电流快速跟踪的同时,采取自适应广义积分器对各次谐波进行稳态无静差跟踪控制。提出的复合控制器与三电平电压空间矢量调相结合,能够消除单PI控制交流变量时所存在的稳态静差问题和改善系统鲁棒性。详细研究了复合控制器的设计方法,并给出了设计参数和系统的稳定性分析。基于MATLAB/Simulink仿真平台,对基于自适应广义积分器的三电平APF控制系统进行了仿真分析,最后通过实验验证了控制方法的正确性和有效性。     

基于DSP的三电平APF研究

在社会飞速发展的形势下,电力系统中的非线性负荷表现出与日俱增的趋势,电网轻微的扰动,就会对一些负载产生严重影响,进而造成严重后果,电能质量问题日益凸显。有效抑制电网的谐波,提高电能质量成为电力研究热点。对比两电平APF,三电平的APF能够在较低的晶闸管开关频率的条件下,对较高电压表现出很强的承受能力,也能够很好地抑制谐波畸变,同时自身的损耗也比较小,在中高压大功率的领域得到广泛的应用。聚焦三电平有源电力滤波器,对三电平变流器的设计、LCL滤波器的设计和电流跟踪控制进行研究。     

基于模型算法预测控制策略的APF的研究

选用一种模型预测控制策略,进一步提高有源电力滤波器(APF)的谐波电流补偿性.分析了模型算法控制基本原理,研究了模型算法控制的脉冲模型,设计出APF的电流闭环控制装置,并根据实际输出与预测输出间的误差进行反馈校正和滚动优化,克服了系统的不确定性,实验结果表明该方法可提高系统精度及鲁棒性.     

基于CDSC的三电平APF电流预测控制

针对三电平有源电力滤波器(APF),提出一种基于级联延时信号消除(CDSC)法的柔化模型预测控制方案,进行谐波补偿。构造CDSC模块提取指令电流信号,对指令信号进行柔化处理后,通过电流预测模型进行预测输出,结合反馈校正和滚动优化,使APF的电流跟踪过程快速且精确,大大降低了网侧电流的谐波含量;直流侧电压控制采用简化三电平空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法,简化了算法并有较高的动态性能。通过dSPACE实时仿真系统的对比实验验证,相比传统方法,所提控制方案对谐波的检测和补偿更加精准,保证了三电平APF直流侧电容电压的稳定和中点电位快速平衡,动态性能和稳定性有较大提升。     

基于线性二次调节控制的三电平APF研究

以三电平并联型有源电力滤波器(APF)为研究对象,简要描述了二极管钳位型三电平变流器的数学模型,详细推导了线性二次调节(LQR)控制算法,得到了控制量和状态量的线性关系,并将该算法应用于电流内环控制。在新型简化的电压空间矢量控制策略基础上搭建Matlab仿真模型。通过DSP试验平台对该控制方案进行验证,结果表明该方案正确有效。     

单相三电平有源电力滤波器控制策略研究

将滑模控制策略运用于单相三电平有源电力滤波器中,取得了良好的控制效果。为了使电源电流为正弦波,首先建立单相有源电力滤波器的统一数学模型并分析其控制矢量图。然后计算等效控制量,根据等效控制量推导对应的矢量选择规则。此外,为了使直流侧电容电压保持均衡,通过对小矢量的选取把中点电流的积分值限制在极小的范围之内,从而使上下电容电压保持相等。最后,在Matlab/Simulink环境下对控制策略进行了仿真研究,仿真结果表明所提出的方法很好地抑制了谐波。     

三电平APF直流侧电容电压控制研究

为了提高三电平有源电力滤波器(APF)的动态补偿性能,针对影响APF补偿性能的直流侧电压平衡问题,提出一种基于零序电压注入的直流侧中点电位平衡控制方法,建立了该方法的控制模型,揭示了控制输入的零序电压分量作为一个控制自由度对中点电位的影响.分析了中点电压不平衡的根本原因,并给出一种基于符号滞后判断的中点电位平衡控制算法...     

基于重复预测原理的三电平APF无差拍控制方法

传统两电平有源电力滤波器(APF)由于功率开关耐压水平和载流能力的限制,难以实现对高压大容量非线性负载的谐波补偿。在高压大容量系统中,二极管钳位型三电平变流器得到了广泛的研究和应用。本文研究一种基于重复预测原理的三电平APF无差拍控制方法,通过推导分析,发现消除采样周期的延迟和对输出指令电流的预测是决定无差拍控制效果的关键。采用状态观测器,对APF下一拍输出电流进行估计,弥补了数字控制系统一个载波周期的延时;采用重复预测型观测器,对指令谐波电流进行预测,可以提供精确的谐波电流预测值,因而改善了整个系统的控制效果。实验结果证明了所提控制方法的可行性。     

基于单周控制的三电平三相三线制APF

提出了单周控制的三电平三相三线制有源电力滤波器,它可以较低的开关频率获得和高开关频率下两电平变换器相同的输出电压波形,控制器结构简单、控制精度高、补偿效果好。滤波器工作于恒开关频率,适合于推广到工业应用。在建立数学模型的基础上仿真研究,结果证明其动静态补偿性能很好,能有效补偿系统谐波。     

矢量模式单周控制三相三线制三电平有源电力滤波器

为克服由于开关器件容量小而导致有源电力滤波器(APF)功率受到限制的问题,提出了一种基于矢量模式单周控制的三相三线制三电平APF,APF主电路采用二极管箝位型三电平拓扑结构,控制策略采用0°～360°区间矢量模式单周控制,以减小APF开关应力和损耗,实现用低耐压开关器件提高APF功率等级。对所提出的APF等效开关模型和平均模型进行了分析,在此基础上推导出统一控制目标方程,根据此方程建立了系统仿真模型,并详细分析了系统稳定性和PI调节器设计。最后,分别对APF工作于三相电源平衡和不平衡时的情况进行了仿真研究,仿真结果表明所提出的APF能有效地补偿系统谐波和无功电流,提高输电线功率因数和传输效率,验证了所提出的控制方法的可行性和有效性。     

单相三电平APF单周控制矢量模式研究

提出基于单周控制的单相三电平电力有源滤波器(APF)矢量模式,该模式能够使得单相APF一个桥臂工作于高频开关状态,另一个桥臂工作于工频开关状态,进而有效减少开关损耗。分析了单相APF的工作原理,在充分考虑直流侧电容电压均衡控制的基础上,提出了5种单相三电平APF单周控制矢量模式,并详细推导了各种矢量模式的控制目标方程。仿真结果表明5种矢量模式能够有效补偿无功和谐波,且效果较好,从而验证了5种矢量模式的有效性和可行性。     

基于李亚普诺夫稳定性分析的ＡＰＦ新型控制策略

针对单相并联型有源电力滤波器(APF),提出了一种基于李亚普诺夫稳定性分析的控制方法。该控制方法通过构建李亚普诺夫能量函数,寻找单相并联型APF大范围渐近稳定的条件,并据此确定开关的通断规律。该控制方法最大的特点是:能量函数包含时变的电容电压及参考电流变量,从能量的观点对系统的稳定性进行研究。此外,在获得参考电流时没有延时,具有快速的动态响应性;在大信号扰动以及电路参数变化时,系统仍能稳定工作;在负载突变情况下,系统仅在1～2个周期内进入新的稳态。根据所选取的参数对主电路进行仿真,结果证明了所提控制方法的可行性和优越性。     

三电平三相逆变器快速有限控制集模型预测控制方法

针对有限控制集模型预测控制方法在多电平多相逆变器中预测模型和目标函数在线计算量大的不足,提出一种快速有限控制集模型预测控制方法。该方法根据参考矢量的空间位置,让远离参考矢量的电压矢量不参与预测模型在线计算和目标函数在线评估。对于三电平三相逆变器,快速有限控制集模型预测控制方法使参与计算的电压矢量由27个减少到12个,大大提高计算效率。最后,建立起5 k W二极管钳位型三电平三相逆变器实验平台。对于传统有限控制集模型预测控制和快速有限控制集模型预测控制进行对比稳态和动态实验。实验结果表明:所提出快速有限控制集模型预测控制方法使系统具有良好的静、动态性能。     

基于a-b-c坐标下三相并联有源滤波器的补偿新策略分析

并联有源滤波器在消除谐波电流和无功补偿(包括线性负载和非线性负载的无功补偿)方面发挥着重要的作用。目前,电力有源滤波器(APF)多采用基于瞬时无功功率理论的谐波和无功电流检测方法。这些方法大多要进行坐标之间的转换,并且在三相电路、电源都不对称的情况下很难做到对基波无功和高次谐波电流的准确检测。提出一种不需要在进行坐标转换,直接在坐标系下进行无功和谐波检测的方法。研究和仿真表明这种方法在电压源不对称、畸变和负载不平衡的情况下仍能有效工作,并且有效简化了并联有源滤波器(APF)的控制电路。     

采用三电平拓扑结构的广义有源电力滤波器

提出一种采用三电平拓扑结构的广义有源电力滤波器(GAPF),其具有更高的等效开关频率和电压等级,适合在高压大功率领域中应用.详述了三电平GAPF的拓扑结构、工作原理和控制方法.为克服特定消谐技术实时性差且不利于中性点电压的调节等缺点,采用空间矢量调制技术,并提出一种定量计算小矢量占空比的方法,可实现三电平逆变器直流侧电容电压的精确平衡.仿真结果证明三电平GAPF可以有效地实现无功补偿、谐波抑制、负序滤波等功能,并大幅降低对网侧滤波电抗容量的要求.     

单相三电平并网逆变器多状态模型预测控制研究

单相三电平逆变系统中,传统有限控制集模型预测控制在较低的采样频率下无法保证输出电能质量.针对这一问题,提出一种多状态虚拟矢量模型预测控制方法.在单个控制周期内,输出多个开关状态,以提高并网电流的电能质量.建立了逆变器预测模型,根据预测矢量初步筛选一组开关状态,每个开关状态的作用时间由所设计的电流代价函数确定.为有效平衡...     

四桥臂APF电流跟踪控制方法研究

为解决三相四线制不对称电网系统的谐波污染问题,通过对三相四桥臂电路拓扑结构进行分析。针对传统的三维空间矢量调制方法,首先阐明了其不能用于四桥臂APF电流跟踪的原因。在此基础上,结合三桥臂APF的电流跟踪控制方法,在二维空间矢量控制策略上增加三维坐标垂直坐标轴上的电流跟踪策略,将三维空间矢量划分为12个三棱柱,而非传统的24个四面体,并根据垂直坐标轴分量的正负情况给出了电压,电流矢量的判定方法,得到了三维矢量电流跟踪控制下的输出矢量的选取判定表,实现了四桥臂APF对谐波电流的有效补偿。仿真和实验结果证明了该方法的正确性与有效性。     

有源电力滤波器自校正预测控制方法

提出了基于预测控制和空间矢量调制的有源电力滤波器输出补偿电流控制方法.利用外推拉格朗日插值法对有源电力滤波器输出电压进行线性预测,并对其引入校正因子,得出了基于自校正的无差拍指令电压计算模型,以实现对输出补偿电流的闭环无差拍控制;随后在对指令电压进行空间矢量调制过程中简化传统的矢量定位方法,并优化空间矢量的作用时序以降低功率器件的开关损耗.在电网电压不对称且存在畸变条件下的理论分析和仿真结果证明该方法能有效的跟踪指令电流的变化.以此为基础设计一套三相并联型有源电力滤波器,并在10 kV电力系统试运行,实验结果验证了该控制方法的有效性.