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     

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。     

并联型APF补偿电压源型非线性负载时谐波电流放大效应的研究

为拓展并联型有源电力滤波器（active power filter,APF）的应用,通过采用电路等效分析的方法,研究并联型APF对电压源型非线性负载的补偿特性,重点分析负载谐波电流放大效应,定性与定量地解释产生此效应的原因。在此基础上,从电路拓扑以及APF控制两方面提出抑制谐波放大效应的措施,使得并联型APF对电压源型非线性负载取得良好的补偿效果。仿真与实验结果验证了理论分析的正确性。     

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...     

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。     

二极管钳位型多电平有源电力滤波器的仿真

由于功率器件耐压水平的限制,传统的2电平拓扑结构有源电力滤波器(APF)难以实现对高压非线性负载的谐波补偿.文中采用二极管钳位型多电平变换器,提出了其作为APF运行的方案.对该APF进行了理论分析,提出一种基于重复预测型观测器的无差拍控制方案.该方案采用重复预测型观测器,对指令谐波电流进行预测,可在相同的采样频率下提供更精确的谐波电流预测值,因而可以改善整个系统的控制效果.仿真结果表明该APF适用于高电压及大容量谐波补偿.     

有源电力滤波器稳态和动态特性分析

文中对有源电力滤波器(active power filter,APF)的多种拓扑结构和多种控制策略进行了分析研究,以控制负载谐波电流、电网谐波电流、滤波支路谐波电流、负载谐波电压4种基本控制策略为基础,对并联混合型APF、串联混合型APF以及APF与PF(power filter,PF)串联后并入电网等几种典型的APF结构进行稳态和暂态分析,为合理选择APF结构及其控制策略提供理论依据。文中给出了APF工作在稳态和动态时实验波形,验证了理论分析的正确性,所得到的结论对APF的结构选择和实际应用具有一定的指导意义。     

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.     

混合型APF的选择性谐波补偿控制策略研究

混合有源电力滤波器(HAPF)将有源电力滤波器(APF)和无源滤波器相结合,既能弥补无源滤波器的缺点,又能有效降低APF的容量,在工程实际中具有很强的实用性.针对一种单调谐HAPF,分析了其拓扑结构,推导得到了α,β坐标系下的电流控制模型;提出了一种基于负载电流检测方式的选择性谐波补偿控制策略,电流控制环节采用多个矢量谐振控制器并联同时实现了指令次谐波提取和谐波跟踪.最后搭建了实验平台进行实验,结果证明了所提控制策略的有效性.     

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。     

模块化并联有源电力滤波器

针对大容量非线性负载的谐波抑制问题,依据模块化技术、N 1冗余技术以及非线性环节稳定性理论,提出了一种模块化并联有源电力滤波器,研究了模块化结构、N 1冗余控制、负载电流检测方案以及并联均流策略,对多模块并联系统进行了建模和稳定性研究,设计并实现了基于两台有源电力滤波器模块的并联补偿系统.实验证明,模块化并联补偿方案是可行性的,每台有源电力滤波器模块的输出电流相等,并联补偿系统可以将典型(电流源型)谐波源的网侧电流畸变率降低到补偿前的1/5以下.     

一种新型谐波与无功电流检测方法

谐波电流的快速精确检测是有源电力滤波器滤波性能的关键指标,现有的谐波检测方法并非很理想。文中提出一种适用于有源电力滤波器的补偿电流检测新方法,该方法通过瞬时有功功率计算出负载基波正序有功电流幅值,然后乘以单位电压幅值的电源波形,得到基波正序有功电流的瞬时值,进而分离出待补偿电流分量;建立了基于PSIM的仿真系统,针对不同负载性质和负载电流突变等情况进行了分析。仿真结果表明,该方法能够准确、快速地检测出负载电流中的谐波和无功电流分量。     

一种电压源型有源电力滤波器的新型控制方法

研究了电压源型有源电力滤波器、电源及非线性负载三者之间的能量交换机理,分析了变流器直流侧电容电压的稳定问题,提出了维持直流侧电容电压稳定的新方法。在此基础上提出了一种电压源型有源电力滤波器的新型控制方法,详细推导了控制方程。该方法无需检测三相负载电流和三相输入电压,无需计算参考电流、无功电流和谐波电流;只需检测两相电源电流和直流侧电容电压,通过简单运算就可直接求出每个开关周期内各开关的占空比,实现滤波器的控制。仿真研究结果表明新型控制方法能有效补偿谐波电流和无功电流,抑制负载不对称。     

单极调制单周控制有源电力滤波器

单周控制单相有源电力滤波器(APF)有双极调制和单极调制2种调制方式。采用双极调制方式单周控制APF补偿后的电源电流中存在直流分量。在阐述单极调制单周控制APF工作原理的基础上,根据开关器件的动作过程,设计了控制器中的逻辑电路;分析了系统的全局稳定条件,从而获得APF交流侧滤波电感的设计依据;最后,利用Matlab软件对系统带非线性负载时的补偿性能进行仿真。仿真结果表明,单极调制单周控制APF能有效补偿非线性负载所导致的谐波和无功电流,补偿后电源电流中不含直流分量;且与双极调制方式相比,单极调制方式在一定程度上降低了开关损耗,是单周控制APF中很有前景的一种调制方式。     

直流有源电力滤波器的软开关研究

提出了一种基于单周控制理论的直流侧软开关有源电力滤波器,作为谐波补偿器并联在逆变器直流侧,提供负载所需的谐波电流,使电源电流与电源电压同相同频,同时使其直流输出电压恒定,为下一级电路提供平滑的直流电压;另外,对有源电力滤波器中的主开关实现零电压开通,同时利用有源箝位技术避免了开关管过高的电压应力。与一般的PWM硬开关有源电力滤波器相比,该方法不仅减小了开关管的功率损耗,提高了系统效率,而且便于有源电力滤波器的大容量应用。仿真和实验结果验证了所提方法的正确性。     

大容量有源滤波器的拓扑结构分析

为提高有源电力滤波器的容量并改善其补偿性能,从现有各种大容量有源电力滤波器的拓扑结构入手建立其数学模型,分析了各种结构的补偿原理并比较了它们的性能特点。研究结果表明:有源无源混合滤波器较适合于已安装了无源滤波器的场合,级联型多电平结构较适合于大容量的有源电力滤波器且该结构也是未来有源滤波技术发展的主要趋势。     

基于单周控制的三相直流侧串联型有源电力滤波器

针对大量使用的三相不可控整流桥,提出了一种新型的基于单周控制的三相直流侧串联型有源电力滤波器,该滤波器串联在整流桥和谐波源负载之间,只需要工作在电压电流2个象限,仅处理部分功率,不需要进行复杂的谐波检测计算,通过简单的控制即可实现对谐波电压和无功的同时补偿。文中详细分析了该滤波器的工作原理,通过理论推导,建立了单周控制实现方程。理论分析和仿真结果表明,该单周控制的三相直流侧串联型有源电力滤波器谐波电流跟踪效果好、动态性能优良,能有效补偿整流桥非线性谐波源。     

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。     

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。