混合型有源滤波器在衡钢供电系统的应用研究及参数设计

衡钢供电系统中主要为炼钢电弧炉、大功率整流设备及轧制机械等非线性谐波源负载,产生大量的谐波电流,并引起系统中电压畸变,针对衡钢供电系统谐波治理现状,利用现有的无源滤波器(PF),提出了一种适合于衡钢供电系统谐波治理的并联混合型有源滤波器(APF)的拓扑结构,并对其无源滤波部分和有源滤波部分的参数进行了设计.仿真结果表明并联混合型APF能够很好地滤除母线电流中的谐波分量,具有较好的动态补偿和抑制谐波的能力,具有重要的理论意义和工程实用价值     

混合型有源滤波器在衡钢供电系统的应用研究及参数设计

衡钢供电系统中主要为炼钢电弧炉、大功率整流设备及轧制机械等非线性谐波源负载,产生大量的谐波电流,并引起系统中电压畸变,针对衡钢供电系统谐波治理现状,利用现有的无源滤波器(PF),提出了一种适合于衡钢供电系统谐波治理的并联混合型有源滤波器(APF)的拓扑结构,并对其无源滤波部分和有源滤波部分的参数进行了设计。仿真结果表明并联混合型APF能够很好地滤除母线电流中的谐波分量,具有较好的动态补偿和抑制谐波的能力,具有重要的理论意义和工程实用价值     

有源电力滤波器电路拓扑研究综述

对有源电力滤波器(APF)的各种拓扑进行了研究.通过电路对偶原理,把现有的谐波负载类型分为电流源非线性负载(Current Source Nonlinear Load,简称CSNL)和与其对偶的电压源非线性负载(Voltage Source Nonlinear Load,简称VSNL),同样把现有的APF按其功能分类概括为抑制和补偿这两类谐波负载的对偶型APF,同时对由对偶衍生出的一些新型拓扑的滤波特性进行了比较.     

有源滤波器在d,q坐标系下的PI-模糊谐振控制

有源电力滤波器(APF)被认为将代替传统LC无源滤波器,用来治理线路上非线性负载及开关器件产生的谐波和无功电流.APF为消除谐波,逆变器必须根据指令输出补偿电流,而谐波电流随时间快速振荡变化,因此电流控制器对谐波电流的跟踪能力决定了APF的性能高低.在此分析了并联型APF的电流控制数学模型,针对并联型APF提出一种简单...     

基波磁通补偿串联混合型有源电力滤波器滤波特性分析

在基于基波磁通补偿的串联混合型有源电力滤波器（APF）中,由脉宽调制逆变器实现了一个受控基波电流源。串联变压器一次侧的系统电源与系统阻抗、无源滤波器和非线性负载共同作用,使串联变压器二次侧端口呈现一个谐波干扰电压,导致逆变器输出电流中含有一定谐波,影响了滤波器的滤波效果。     

有源电力滤波器并列运行方案

在某些实际工业生产中,为保证供电可靠性会采用经闭合母联断路器连接的2条母线向非线性负载供电的结构。采用无源滤波器治理谐波时,谐波电流会在母联断路器和各支路间流动。针对该运行工况,提出了有源电力滤波器(APF)并列运行的谐波治理方案。详细分析了谐波穿行现象产生的原因以及APF并列运行抑制谐波穿行的原理;通过PSCAD/EMTDC软件仿真对分布式无源滤波方案和APF并列滤波方案的滤波效果进行了比较,对负载扰动、无源滤波支路投退等运行工况进行仿真分析。结果表明:APF并列运行的谐波治理方案能有效解决分布式无源滤波方案中存在的谐波电流吸收率低、谐波电流穿行、滤波支路易过载、电能质量较差等问题,具有较强的实用价值。     

单周控制的直流侧有源电力滤波器及其补偿特性研究

针对整流桥谐波源负载,笔者通过对其电压型谐波源和电流型谐波源的谐波特性分析,指出DC侧并联型APF补偿电压型谐波源的不足,进而研究其对偶拓扑结构——DC侧串联型APF。对两种DC侧APF进行了单周控制理论实现和补偿特性效果比较。结果表明:DC侧并联型APF适合补偿电流型谐波源,DC侧串联型APF更适合补偿电压型谐波源,从而验证了理论分析与单周控制实现的正确性。     

谐波源与有源电力滤波器的补偿特性

通过分析电网中的典型谐波源,说明了整流器直流侧电感或电容滤波时,其特性类似谐波电流源或电压源。在探讨并联型和串联型APF工作原理的基础上,研究了它们对不同谐波源的补偿特性。从而说明对电流型或电压型谐波源进行谐波补偿,应该分别使用并联型或串联型APF。否则,不能起良好的补偿效果。     

基于基波磁通补偿的串联混合型APF滤波特性分析

在基于基波磁通补偿的串联混合型有源电力滤波器(APF)中,由脉宽调制逆变器实现了一个受控基波电流源.串联变压器一次侧的系统电源与系统阻抗、无源滤波器和非线性负载共同作用,使串联变压器二次侧端口呈现一个谐波干扰电压,导致逆变器输出电流中含有一定谐波,影响了滤波器的滤波效果.文中以脉宽调制逆变器为核心,建立了滤波器的数学模型,并对其滤波特性进行了分析.提出了改善其滤波效果的3项有效措施,即适当增大逆变器输出滤波电感、合理选择串联变压器原副方变比、采用电压前馈控制技术.设计了一套基于数字控制的10 kVA APF样机,实验结果证明了原理分析的正确性.     

有源电力滤波器谐波及无功电流检测的不必要性(一)

从并联型有源电力滤波器(APF)直流侧电容电压以及APF电流的双闭环控制角度出发,分析和探讨了谐波及无功电流检测对APF补偿精度的影响.结果表明谐波及无功检测信号只不过是电容电压闭环系统中的一个前馈补偿信号,其存在不但不能提高反而影响谐波及无功的稳态和动态补偿精度.通过进一步研究和比较负载电流突变时APF补偿电流的跟随性能,得知谐波及无功检测信号对提高APF跟随负载有功电流分量突变能力的作用也十分有限,因此认为经典APF的谐波及无功检测是不必要的.     

i_p-i_q检测法的单周控制三电平有源电力滤波器

并联型有源电力滤波器APF可以有效补偿由非线性负载产生的谐波和无功功率电流。为了实现单独对谐波分量、无功功率分量进行补偿,或者对谐波和无功功率分量同时进行补偿这些不同的补偿目标,同时为了满足大功率、高电压和输出电流波形畸变小的需要,提出了将中点箝位变换器和ip-iq电流检测法应用于单周控制有源电力滤波器的方法。采用ip-iq电流检测算法可分离出负载电流中的谐波分量、无功功率分量,且电网电压波形畸变不影响检测结果,故可提供不同补偿目标的参考信号。理论推导和仿真结果表明,该法能分别单独补偿谐波分量、无功功率分量,或者同时补偿谐波和无功功率分量,而且电网电压波形畸变不影响补偿效果。通过将ip-iq电流检测法运用于单周控制三电平有源电力滤波器,既实现多种补偿目标,又具有电网电压波形畸变不影响补偿效果、单周控制策略简单、三电平变换器输出电流波形畸变小的优点。     

有源电力滤波器两种补偿目标的分析和比较

在有源电力滤波器(APF)中，被广泛应用的有2种类型的补偿目标：一种是将非线性负载的馈线电流补偿为基波(正序)有功电流，另一种是将非线性负载补偿为一个等效线性电阻。采用不同的补偿目标，其APF补偿效果以及对电网的影响也不相同。该文从谐波传递的角度，分析比较了在2种补偿目标下的补偿特性对电网中谐波传递的影响。结果表明：无论在抑制电网谐波电压对负载的影响方面，还是在抑制谐波电流对电网的污染方面，采用后一种补偿目标的效果都要优于前一种补偿目标。仿真和实验验证了结论的正确性。上述结论对三相不平衡系统负序分量传递的影响也同样适合。     

高压大容量有源电力滤波器并联运行研究

由于功率器件耐压水平和载流能力的限制,传统有源滤波器难以实现对高压大容量非线性负载的谐波补偿.本文提出一种有源电力滤波器,它由几个采用二极管钳位型多电平拓扑结构的滤波器模块组成.该滤波器模块采用多电平拓扑结构,很适合于匹配高电压等级,而且当补偿量超出实际输出容量时,能根据自身容量对电网谐波进行抑制.这种有源滤波器通过并联几个滤波器模块充分抑制电网谐波,使得每个滤波器模块不需要很大容量,运行独立灵活,解决了容量灵活扩充的问题.除了对该有源滤波器进行理论分析,本文还对其闭环控制策略进行研究.理论分析和仿真结果表明,所提方案很适合应用于高电压、大容量谐波补偿.     

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。     

容量限制控制策略应用于有源滤波器的研究

为了解决非线性负载容量日益增加的问题,提出了一种能根据自身容量补偿谐波电流的有源滤波器。当检测谐波电流超出滤波器自身容量时,该滤波器可根据自身容量用优化方式输出补偿电流。这种设计使整个有源电力滤波器系统即使在过载情况下也工作得很好,解决了有源滤波器容量灵活扩充的问题。理论分析和仿真结果均证明了其有效性。     

并联混合型有源电力滤波器的建模

为准确分析有源滤波器的运行特点,根据系统控制策略的需要,在考虑了有源滤波器输出的基础上采用开关函数法建立了并联混合型有源电力滤波器的数学模型,这样可推导出装置在系统中电压与电流的关系用于控制信号的产生。实践表明通过采用这种方法建立的模型对有源滤波器的滤波效果比较明显。     

H桥三相5电平电压型变流器在有源滤波器中的应用

首先分析了载波相移SPWM(CPS-SPWM)技术原理和该技术在电压型多电平变流器中的应用,具体讨论了通过级联H桥实现变流器的技术方案;利用基于瞬时无功功率理论的自适应闭环检测方法,构建了有源电力滤波器(APF)装置.实验验证了将基于CPS-SPWM技术的级联H桥型多电平变流器应用于三相APF上,能在较低开关频率下实现非线性和感性负载引起的谐波及无功污染的补偿.