电力滤波器设计及静止无功补偿器系统的应用

介绍了一种治理电力谐波的方法，仿真了谐波电流波形，建立了电力滤波器仿真模型，并分析了滤波后谐波电流波形和频谱，给出了静止无功补偿器（SVC）系统应用实例。     

单相并联混合有源电力滤波器控制策略的研究

本文首先提出了单相并联混合有源滤波器(HAPF)的拓扑结构及其工作原理,在此基础上,从HAPF的谐波电压控制与基波电压控制两方面分别进行了详细的分析.HAPF的谐波电压可以受控于系统谐波电流、负载谐波电流、滤波支路谐波电流、负载谐波电压或它们的组合,本文对不同的控制策略进行比较,最后得出理想滤波控制策略.所得的结论可以为并联混合有源滤波器在复杂工况下基本控制策略的最优选择提供有效的指导,确保滤波装置的安全有效运行.     

适用于电气化铁路的单相注入式混合有源滤波器

提出了一种适用于电气化铁路的新型单相注入式混合有源滤波器。这种新型有源电力滤波器能够补偿一定的无功，注入支路通过添加基波谐振支路的方法大大降低了有源滤波器的容量，克服了电网基波电压对装置的影响。并详细分析了系统的滤波原理，提出了基于卡尔曼增益自调整的改进型动态谐波含量估计方法，能够快速准确的跟踪检测电网谐波电流，并且克服了电力机车等冲击性负荷引起的电网电压畸变对谐波检测精度的影响；提出了基于逆变器两侧能量平衡的电流控制方法使有源部分吸收或释放一定有功或无功功率及产生与注入支路回灌谐波电流相反的抑制电流，然后联合电网谐波电流跟踪控制以获得系统参考信号，保证了直流侧电压的稳定，提高了装置可靠性，增强了系统滤波性能。仿真和实验结果表明这种新型单相注入式混合有源电力滤波器可靠性较高，满足电气化铁路所带电力机车等冲击性负荷的要求，可获得良好的滤波效果。     

一种单相并联型混合电力滤波器的研究

运用了一种将无源滤波器与有源滤波器串联后再并入电网的结构。分析了并联型混合电力滤波器抑制谐波的原理。采用了单相-三相构造法和瞬时无功理论的谐波检测方法来检测单相系统。有源滤波器的电流控制电路使用数控式滞环比较方式。仿真结果表明，该混合滤波器达到了预期的滤波效果。     

并联型APF在容性非线性负载中应用

在分析大电容滤波整流负载线电流谐波特性的基础上,揭示了并联型有源电力滤波器(SAPF)不适合补偿电压型谐波源的原因,运用间歇谐振机理阐明了SAPF补偿电压型谐波时,负载电流峰值变大的原因.提出了2类解决方法:对原需滤波系统进行改造,改变原系统的谐振频率范围;或者对SAPF进行改进,变原来的宽带补偿为有限带宽补偿,有选择谐波次数的补偿.采用所提方法后,SAPF运行在含有容性非线性负载场合时,可以有效地保证负载交流侧电流峰值不增大,同时有效地抑制电网中的谐波电流.仿真结果证明了所提方法的正确性和可行性.     

改进型单周控制单相SAPF的研究

针对传统单周控制有源电力滤波器存在的电流直流分量问题和局部不稳定问题,提出一种改进型单相并联有源电力滤波器(Shunt Active Power Filter,SAPF)单周控制策略。建立了单相SAPF的数学模型,在传统单周控制原理及控制方法的基础上,采用引入纹波法,用纹波电流代替网侧电流推导出新的目标控制方程,消除了电网电流直流分量且提高了系统稳定性能。在MATLAB/Simulink仿真环境下分别搭建了传统单周控制和改进的引入纹波法单周控制的单相SAPF仿真模型,结果表明,采用改进型单周控制策略具有良好的抗干扰性、稳定性和鲁棒性。最后设计并调试了一台单相SAPF的实验样机,实验结果证实了改进型单周控制策略的正确性和有效性。     

基于虚阻尼控制的T-SAPF滤波系统谐振抑制研究

为了降低整流桥、变频器等强非线性负载向电网引入的谐波污染,提出一种由并联型有源电力滤波器(SAPF)与晶闸管投切滤波器(TSF)构成的T-SAPF混合滤波系统。针对TSF可能与电网发生并联谐振的问题,在对谐振机理进行分析的基础上,提出一种可以抑制系统并联谐振的SAPF虚阻尼控制策略,将自调谐滤波算法应用于阻尼电流指令的提取,并根据三个约束条件来界定阻尼系数的有效值域。仿真结果表明,该虚阻尼控制策略能够有效抑制系统的并联谐振,降低谐振时PCC电压的畸变程度,同时保证谐波电流的补偿效果。     

基于重复控制的电压源型逆变器输出电流波形控制方法

该文将重复控制和状态反馈方法用于一种混合有源电力滤波器中的电压源型逆变器的输出电流波形控制，其中状态反馈环节保证了系统的稳定性，而重复控制环节提高了输出电流波形的跟踪精度。文中详细分析了控制器的设计思路和频率特性。实验结果表明采用该方法后，可以取消逆变器输出滤波器中的电阻元件，减小运行损耗，同时显著改善滤波效果，适合于高电压大电流场合的谐波治理。     

新型电气化铁道电能质量综合补偿系统的研究及工程应用

针对电气化铁路给电网带来的低功率因数、高谐波含量和负序电流的问题,提出了在每个牵引臂安装由静止无功补偿器和混合有源滤波器有机组成的新型并联混合补偿装置.该装置结合静止无功补偿器和混合有源滤波器两者之长,前者动态补偿无功电流并抑制负序电流;后者由无源滤波和有源滤波构成的注入式混合有源滤波器,降低了工程成本和实现难度,并有效抑制了谐波.文中分析了其拓扑结构和补偿原理,并详细介绍了其无功控制方法.将该系统投入牵引变电站运行,对比分析了系统投入前后的波形和数据,证明了该综合补偿系统对改善电网电能质量的有效性和可行性.     

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。     

检测电流包含电容电流的SAPF谐波抑制和谐振阻尼新方法

研究一个由并联型有源电力滤波器(SAPF)和并联电容器组成的混合补偿系统,其中并联电容器的容性阻抗会与配电网的感性阻抗发生并联谐振。当检测电流中不包含电容电流时,SAPF可以抑制谐波和阻尼谐振且系统稳定;当检测电流中包含电容电流时,SAPF采用传统方式补偿会使得系统谐振频率向高频漂移。针对SAPF检测电流包含电容电流情况,提出一种改进的控制方法。该方法基于谐波电流分频控制策略,将高于谐振频率的抑制电流指令取反,低于谐振频率的抑制电流指令保持不变,同时检测谐振频率附近的公共耦合点(PCC)电压构建虚拟阻尼电阻,并对虚拟电阻的电导值进行闭环调节。采用该方法补偿后的网侧电流和PCC电压均满足电能质量标准。最后进行了仿真和实验验证。     

指定次谐波补偿并联型有源滤波器电流重构限流策略

针对有源滤波器指定次谐波补偿时负载谐波电流突增导致有源滤波器过流的现象,在并联型有源滤波器传统比例限流的基础上,提出了一种谐波电流重构的限流策略。本策略首先利用滑窗迭代FFT的方法,求出指定次谐波电流的幅值与相位,然后通过指定次谐波电流的叠加重构出被补偿的谐波电流,重构电流与比例系数之积作为新的参考电流参与并联型有源滤波器的控制。此方法可充分利用并联型有源滤波器的补偿能力,实现并联型有源滤波器的准确限流,并能使并联型有源滤波器在超出其补偿容量的系统中安全运行。仿真和试验结果验证了本方法的正确性与有效性。     

电容中点式三相四线制SAPF混合无源非线性控制策略

电容中点式三相四线制并联型有源滤波器(SAPF)相比于三相三线制SAPF,附加了零序电流通路,因而可在电网平衡/不平衡时补偿非线性负荷产生的各次谐波、零序及无功电流。利用SAPF的无源性对其进行非线性的无源控制(PBC)可取得较常规的线性和非线性控制器更好的补偿效果,且在电网不平衡时无需检测和处理谐波电流的正负序分量。文中提出了一种电容中点式三相四线制SAPF的混合无源控制策略。首先,根据被控对象SAPF在dq0坐标系下的EulerLagrange数学模型分析其无源性,并计算得到了能使被控量收敛至期望值的SAPF内环电流无源控制规律;然后,采用阻尼注入法对其进行简化,得到能使内环补偿电流完全解耦的新的无源控制规律,提高系统的动态性能;接着,根据直流侧总电压和差压与补偿电流存在紧密联系,设计了基于2阶低通滤波器控制的SAPF外环电压控制器;最后,通过Simulink软件仿真和实验验证了将文中混合PBC用于SAPF控制的可行性和优越性,相比于传统的比例—积分控制,所提出的控制方法有更快的响应速度和更好的补偿效果。     

瞬时检测谐波及无功电流的单相有源滤波器研究

为了实现对电力系统谐波的实时和精确补偿,提出了一种瞬时谐波及无功电流实时检测单相混合有源滤波器的方案,这种单相滤波器可根据用户的选择对谐波和无功电流同时进行补偿或对谐波单独进行补偿,并有LCD实时显示运行参数。对该滤波器的系统框架,控制电路,谐波检测方法,数字低通滤波等都作了较为详细的介绍。     

单相全桥模块化并联型有源电力滤波器的研究

针对电网中的非线性负荷量大幅攀升,介绍了单相全桥模块化并联型有源电力滤波器。进行了仿真与分析,并且设计与实现了一个最大补偿电流为100 A的应用于三相四线制电网中的并联型有源电力滤波器系统。该系统主要实现在非线性负载和电网之间注入与谐波电流幅值相等极性相反的补偿电流抵消非线性负载产生的谐波,从而达到滤除电网中电流谐波的功能,涉及到的主要工作有系统的软硬件设计以及系统内部各个模块之间的协同工作。     

并联型有源电力滤波器控制方法与仿真

随着国家坚强智能电网的发展,智能型电力电子设备及技术在智能电网中大量使用。由于电力电子器件具有非线性特性,其使用给智能电网带来了谐波污染等问题。并联型有源电力滤波器采用了应用广泛的谐波抑制和无功补偿技术,它能对智能电网中的谐波和无功进行较好地动态补偿。分析了并联型有源电力滤波器的补偿原理,利用包含直流侧电压环控制的ip-iq法进行智能电网指令电流的检测和定时滞环电流跟踪控制方法对并联型有源电力滤波器进行电流跟踪控制,使用Matlab/Simulink搭建仿真模型,并从不同的控制角进行实例仿真。仿真结果和快速傅里叶分析表明,对于非线性负载晶闸管的不同触发角,定时滞环电流跟踪控制都能有效地实时跟踪控制,仿真模型系统能够实时检测出系统中所含指令运算电流,并进行有效补偿,达到了理想的效果。     

并联型有源电力滤波器在非理想电源电压下的控制

首先提出了并联型有源电力滤波器在不对称、非正弦电源电压情况下补偿电流指令的准确计算方法。该方法基于同时对三相电压、电流进行旋转坐标变换和投影变换。所求得的补偿电流指令为非线性负载电流中除了基波正序有功分量之外的全部电流分量。应用于三相三线制电路时，该方法可以计算任意次谐波电流的瞬时值。进一步提出了在不对称、非正弦电源电压情况下，并联型有源电力滤波器产生补偿电流的无差拍控制法。理论分析、仿真及实验结果表明了所提出的计算和控制方法的有效性，从而为并联型有源电力滤波器在非理想电源电压条件下的正确控制提供了一条有效途径。所提出的方法对其它类型有源电力滤波器的控制也有借鉴意义。     

一种实用的串并联混合有源电力滤波器

设计了一种实用的串并联混合有源电力滤波器，分析了其结构、工作原理和滤波性能。在该滤波器中，串联在系统和谐波负载之间的零磁通变流器可自动对基波呈低阻抗、对谐波呈高阻抗，从而实时检测出剩余谐波电流流过变流器时产生的谐波电压降、实现滤波；逆变器可产生一个与检测到的谐波电压成正比的电压。通过将耦合变压器与无源电力滤波器串联后并入电网，减少了流入系统的谐波电流。实验结果验证了该滤波器设计原理的正确性，表明其能有效降低滤波器有源部分的容量，具有良好的滤波性能。     

基于谐波源注入的SAPF补偿容量确定方法

补偿容量是决定并联型有源电力滤波器(Shunt Active Power Filter, SAPF)补偿性能的重要因素之一。通过戴维南等值模型,分析了SAPF补偿容量的决定因素,指出了依据补偿前负荷电流作为确定补偿容量的方法存在的缺点。提出了一种基于谐波源注入的SAPF补偿容量预估方法,通过小容量谐波源在接入点分次注入谐波电流,预估SAPF的补偿容量。该方法还提出了谐波源特征系数和补偿容量放大倍数两个指标用于表征负荷的性质,为SAPF的类型和容量的选择提供方向。通过对不同负载模型的仿真验证,确定该方法比传统方法更加接近真实SAPF的补偿容量。     

Harmonic estimation using RLS algorithm and elimination with improved current control technique based SAPF in a distribution network

This paper presents the application of well known recursive least square (RLS) harmonic estimation technique and its elimination with improved current control technique based shunt active power filter (SAPF) in a distorted power network. The estimation of amplitude and phase angle of fundamental and harmonics is performed using RLS algorithm, known for their simplicity of computation, accuracy and good convergence properties. The estimates are updated recursively as samples of the harmonic signals are received. In order to eliminate harmonics produced by the nonlinear load connected in the distribution network, a three-phase SAPF with modified current control technique is employed. In this paper, based on the analysis and modeling of SAPF with closed-loop control, a feed forward compensation path of load current and a new pulse width modulation (PWM) control scheme is proposed to improve the dynamic performance of the SAPF. In this case the amplitude and phase angle of the converter AC voltage should be adjusted using PWM, thus producing either leading or lagging reactive power. Harmonic contented in the signal is estimated at the point of common coupling (PCC) with and without SAPF. The comparative results of amplitude and phase angle of fundamental and selected harmonics are determined considering installation of SAPF in the distribution network. The system is studied using MATLAB environment to justify the effectiveness of proposed control technique in comparison to the other techniques discussed in the recent literature.