不同类型谐波源综合补偿的串联混合型APF设计

为了实现对电网中非线性负载产生的不同类型谐波的综合治理,提出了一种新型串联混合型有源电力滤波器(APF)。所提出的滤波器不仅能单独治理电流型、电压型谐波源,而且能实现对电流型和电压型谐波源的综合治理,并能有效抑制电网谐波串、并联谐振。提出了一种基于变压器基波磁通补偿的串联型APF的电流比例—积分无静差控制策略。采用输入、输出阻抗传递函数法的分析结果表明,所提出的串联混合型APF具有很好的谐波谐振抑制特性。对该滤波器综合治理不同类型谐波源的情况进行了仿真和实验研究,结果表明,所提出的串联混合型APF具有很好的补偿效果。     

基于改进PI+PR控制的有源电力滤波器研究

电流跟踪控制策略是决定并联型有源电力滤波器(active power filter,APF)补偿性能的关键。针对并联APF常规电流比例积分(proportional integral,PI)控制方法对负载主要次谐波分量补偿不充分的问题,提出一种适用于APF的新型指定次谐波电流控制策略。控制策略在常规电流PI控制基础上,对负载电流主要次谐波(5、7、11、13次)进行比例谐振(proportional resonant,PR)控制,而对其余次谐波采用常规PI控制。仿真结果证明了控制方法的有效性和正确性。     

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。     

四桥臂有源滤波器在静止坐标系下的改进PR控制

有源电力滤波器(active power filter,APF)电流环控制要求补偿电流无误差地跟踪给定信号,传统的dq坐标系下P I控制很难消除稳态误差。采用并联的比例谐振(proportional resonant,PR)控制器,对不同频率的正弦分量进行跟踪控制,实现零稳态误差跟踪。针对电网频率波动和三相不平衡问题,在坐标系下采用改进PR控制器实现电流跟踪控制。在详细分析PR控制器各参数对性能指标影响的基础上,总结参数的调试方法,并给出控制器离散化方法。通过仿真与实验对所提控制策略进行验证,APF投入后,电网电流畸变率下降,中线电流有效值减小,负载和频率波动时仍有较好的补偿效果。该结果表明,所提的改进PR控制策略可以有效地抑制谐波,较好地解决三相不平衡问题,对负载突变和频率波动均有良好的适应性。     

有源电力滤波器的新型拓扑结构和控制策略

着重介绍了用来抑制谐波和补偿无功功率的几种有源电力滤波器(APF)如并联型、串联型、串-并混合 型、无源有源混合型的拓扑结构。由无源滤波器(PF)与APF组合而成的混合型APF是目前较好的拓扑结构。对 比分析了可影响APF性能的几种适于APF的控制策略如基于空间向量的滞环电流控制、单周控制、无差拍控制 等,这些控制策略随着DSP技术的快速发展可方便地实现数字化,十分适合APF的控制。低损耗、低价格及大功 率、高频率的APF是未来的发展方向。     

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。     

补偿电压型谐波源的混合型APF研究

串联型APF适合于补偿电压型谐波源,但其变压器体积大、绝缘水平高,且控制增益的最优值选择困难。为补偿电压型谐波源,本文提出了一种由并联型APF和电感电容构成的混合型APF。其中电感电容串联在电网与谐波源之间并谐振于工频,实现了对基波电流的无衰减传播和对谐波电流的高阻抗隔离;进入电网的残余谐波电流以及由于参数波动引起的基波电流损失由并联型APF补偿。理论分析与仿真结果表明：该混合型APF的控制方式简单,经济性和补偿效果均好于串联型APF,应用前景广阔。     

高压大容量串联混合型有源电力滤波器的关键技术

基于基波磁通补偿的串联混合型有源电力滤波器(active power filter,APF)应用于高电压、大容量的谐波抑制场合时,受变压器励磁支路谐波电压的影响,逆变器不能等效为基波电流源,其输出电流将含有大量的谐波,从而影响滤波效果。以逆变器为核心,推导出在励磁支路谐波压降影响下的串联变压器的谐波等效阻抗。并以此为基础,从理论上分析励磁电感和变比对串联变压器谐波等效阻抗和APF滤波效果的影响。仿真结果验证了理论分析的正确性。最后,针对广东某厂10kV、1MVA电力负荷,研制一套基于基波磁通补偿的串联混合型有源滤波器工程样机,取得非常好的滤波效果。     

有源电力滤波器的控制策略综述

随着电力电子装置的广泛应用,大量的谐波和无功电流注入电网,引起电网污染,造成电能质量问题日益严重.有源电力滤波器(active power filter,APF)是补偿电力系统谐波及无功功率的重要装置,其控制的实时性和准确性是实现有效补偿的一个关键.介绍了几种适合于有源电力滤波器的谐波电流检测方法和补偿电流控制策略的基本原理,进行了对比分析,并指出了它们各自的优缺点.控制策略的不断发展可使有源滤波器获得更好的性能和更广泛的应用.     

HAPF一种控制策略的工作特性分析

描述了混合型有源电力滤波器的拓扑结构,分析并仿真了一个HAPF系统采用负载谐波电流控制策略时,电网谐波电流分别在负载谐波电流、电源谐波电压、电网阻抗和电网频率这四种因素波动下的受影响程度(即灵敏度),实验表明系统具有良好的工作特性,说明了这个控制策略在该课题中具有可行性,同时为选择合适的控制器参数K提供了重要依据。     

谐振阻抗混合型有源电力滤波器的建模与补偿特性分析

针对谐振阻抗混合型有源电力滤波器的结构特点,建立了谐振阻抗混合型有源电力滤波器的数学模型。在该数学模型基础上,分析了基于检测电网侧谐波电流和负载侧谐波电流的复合控制策略下电流放大倍数变化、电网阻抗变化、无源滤波器失谐和基波串联谐振电路失谐对有源电力滤波器滤波特性的影响。仿真结果表明,该混合型有源电力滤波器具有良好的滤波特性,所得结果可为实际应用提供有效的参考。     

C型混合有源电力滤波器

该文提出一种新型混合有源电力滤波器结构，它将C型无源滤波器和电压源型有源滤波器结合起来，其中有源滤波器不承受基波电压，不负担基波电流且只通过部分谐波电流，输出变压器变比可以小于1，有源滤波器的直流侧电压与系统电压之比较低。在该文给出的复合控制方式下，该混合有源滤波器可以完全补偿指定的若干次负载谐波电流，同时对其他各次谐波电流有部分补偿作用。仿真和实验结果表明该方法中的有源滤波器具有装置容量小，输出电压波形控制简单，滤波效果好，容易实现的优点，适合于高电压大电流场合的谐波治理。     

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。     

一种混合型有源电力滤波器的研究

提出了一种混合型有源电力滤波器电路结构。该电路由有源滤波器与基波串联谐振支路并联再与无源滤波电路串联构成,用于抑制非线性整流负载产生的谐波电流流入电源侧。在该电路中,无源滤波器分担大部分抑制谐波和无功补偿的任务,减少了有源滤波器的容量;有源电力滤波器用于改善无源滤波器的滤波效果。理论分析和实验结果表明,该混合型有源滤波器充分发挥了无源滤波器和有源滤波器各自的优点,改善了无源滤波器的滤波性能,同时使有源滤波器不再承受基波电压,因此最大限度地减少了有源滤波器的容量,使有源电力滤波器能够应用于大功率场合。     

新型混合型滤波器设计

根据目前常见的几种混和有源滤波器,提出1种注入式混和有源滤波器,使有源滤波器不再承受基波电压,最大限度地减少了有源滤波器的容量。阐述混和有源滤波器和注入式有源滤波器的工作原理,在该电路中,无源滤波器分担大部分抑制谐波和无功补偿的任务,减少了有源滤波器的容量;有源电力滤波器用于改善无源滤波器的滤波效果和抑制它与系统阻抗可能发生的谐振。理论分析和实验结果表明,该混合型有源滤波器充分发挥了无源滤波器和有源滤波器各自的优点,改善了无源滤波器的滤波性能,同时使有源滤波器不再承受基波电压,通过样机实验验证结论正确性。     

一种用于高压混合有源电力滤波器的复合控制方法

针对一种适用于高压交流系统的混合有源电力滤波器结构,提出了新的复合控制方法,较好地满足了谐波补偿控制系统稳定性和补偿精度的要求。该方法能精确补偿事先指定的若干次负载谐波电流,同时能削弱泄漏到系统中其余次数的谐波电流,并可以阻尼滤波器支路和系统阻抗间可能的谐振。该方法滤波效果好,实现简单,适用于高压交流系统的谐波补偿。仿真和实验结果证明了复合控制方法的有效性。     

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。     

电气化铁路APF的LCL滤波器的双环控制

针对电气化铁路谐波治理的APF的LCL输出滤波器进行分析,采用电容电流和电网电流的双环控制,达到滤除谐波净化电网的目的.对LCL滤波器的稳定性和动态性能进行了分析设计,满足实际需求,并进行了仿真验证.     

并联有源滤波器控制策略研究

有源滤波器(APF)是消除电网中非线性负载产生的电流谐波的有效手段,本文分别对并联APF和并联混合APF的控制策略进行了研究。针对某一类非线性负载,提出了一种在单一同步坐标系下的复合控制器,包含PI和重复控制器。该复合控制器结合了PI和重复控制器的优点,能够消除稳态误差和改善系统鲁棒性。本文详细研究了复合控制器的设计方法,对控制系统稳定性进行了分析。所提控制方法在三相并联有源滤波器系统进行了验证,实验结果证明了所提出的混合控制器具有优异的性能。将有源滤波器(APF)和无源滤波装置(PF)结合起来构成混合有源滤波器(HAPF)是当今的发展趋势,既弥补了无源滤波装置的固有缺陷,又能充分发挥有源滤波器的优势。本文对无变压器型混合并联有源滤波器的设计原则进行了研究,提出了具体的设计方法以及电感值和直流母线电压之间的关系。同时,分别给出了HAPF进行补偿负载电流谐波和阻尼电网电压谐波放大这两种不同应用时的控制策略,对其滤波和阻尼特性进行了详细的分析。为了改善HAPF性能,在控制策略中引入了广义积分控制器。实验结果证明了混合并联滤波装置的优异性能。     

Study on a novel approach to active power filter control using neural network-based harmonic identification scheme

This paper proposes an effective control scheme for three-phase three-wire (3P3W) active power filter using neural-based harmonic identification scheme. To achieve excellent steady state and dynamic response, the feedback control plus feed-forward control structures is utilized in the proposed control algorithms. The steady-state error minimization is achieved by the feedback loop, where the proportional integral regulators were adopted in d-axis and q-axis of the synchronous rotating reference frame synchronized with grid voltages by using the phase-locked loop. The adaptive linear combiners are utilized in the feed-forward loop, which serves the purpose of load disturbance rejection, and it significantly enhances dynamic performance of active power filter (APF). The modeling of the APF is based on the state-space modeling technique and the decoupled state-space model in synchronous d–q frame is also presented. Moreover, the mathematical formulation of the neural harmonic identification scheme and the selection of learning rate are discussed. It is found that the optimal learning rate is a compromise between the steady-state accuracy and the requirement of dynamic response. To verify the theoretical analysis, extensive simulation results are presented under both the balanced and unbalanced load conditions. The validity and effectiveness of the presented scheme is substantially confirmed by the simulation and experimental results, and it can be easily extended to applications of single-phase and three-phase four-wire APFs.