改进型的预测谐波电流检测方法的研究

准确、快速地检测系统电流中的谐波成分。是保证有源电力滤波器(APF)具备良好工作性能的关键。受硬件和软件的限制,现有的各种谐波检测方法都存在延时问题,检测结果实际是之前的谐波电流,因此会产生较大误差。对谐波电流进行准确的跟踪和预测,然后根据预测值进行补偿是解决这一问题的有效办法。由此提出了一种改进型预测谐波电流的检测方法,能够在t时刻准确预测出t 2时刻的谐波电流值。经过理论分析和仿真研究表明,该方法检测误差小,并能克服低通滤波器造成的延时,使APF的控制时滞大大减少。     

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。     

多电平APF特定次谐波与预测电流控制策略研究

有源电力滤波器(APF)的动静态性能,与谐波补偿控制策略有密切联系。为了提高APF的补偿性能,此处提出一种特定次谐波控制策略与预测电流控制策略相结合的多电平APF控制策略。其中,特定次谐波控制策略主要补偿谐波含量较大的低频特定次谐波,并实现单次谐波补偿;预测电流控制补偿其余谐波及补偿不平衡电流。基于特定次谐波与预测电流的多电平APF控制策略小功率实验结果表明特定次谐波控制策略和预测电流控制策略可显著降低补偿后的网侧电流谐波畸变率,并可补偿不平衡电流。     

基于PI-VPI控制器的三相四开关APF电流直接控制方法

为了提高三相四开关并联型有源电力滤波器(active power filter,APF)的性能,提出一种基于比例积分-并联矢量比例积分(proportional-integral and vector proportional integral,PI-VPI)电流控制器的网侧电流直接控制方法。通过采用网侧电流直接控制方法,省去了对负载电流和APF输出电流的检测,不但可以减少电流传感器的使用,而且可以降低谐波电流检测精度对APF补偿效果的影响;并将PI-VPI控制引入到电压、电流的双闭环控制策略当中,以提高谐波补偿的精度。实验证明该方法可以将电网电流谐波总畸变率降至5.38%左右,而且具有较快的响应速度。     

基于同步旋转坐标系的有源电力滤波器控制延时动态预测补偿策略

提出一种基于同步旋转坐标系(SRF)的有源电力滤波器(APF)控制延时动态预测补偿策略。该方法通过对各次SRF的相移控制,实现对APF各次谐波电流控制延时的补偿;同时,根据微变线性化原理,对SRF上暂态变化的同步谐波电流进行线性预测,从而实现对各次谐波电流控制延时的动态预测补偿。首先详细分析了APF控制延时的形成机理、对系统的影响以及延时抑制方法,在此基础上,重点论述所提控制延时动态预测补偿方法,并对基于该方法的APF控制系统进行分析设计。理论分析和实验结果表明,该方法能够实时响应负载暂态变化,精确补偿控制延时,有效提高谐波电流补偿的准确度。     

电力牵引系统的预测型谐波电流检测方法研究

准确、快速地检测系统电流中的谐波成分,是保证有源电力滤波器(APF)具备良好工作性能的关键。针对电力牵引负荷的经常性和剧烈变化的特点,提出了一种预测型谐波电流实时检测方法,能够在任一时刻正确预测出未来时刻的谐波电流值。理论分析和仿真研究表明,该方法检测误差小,并能克服低通滤波器造成的延时,使APF的控制时滞大大减少。该方法也可用于一般非线性负载的谐波电流检测。     

谐波电流检测环节的延时及补偿方法

谐波电流检测环节的精度是影响有源电力滤波器(APF)谐波抑制性能的关键环节。指出了以FBD(FryzeBuchholz-Dpenbrock)法为代表的谐波电流检测过程中的延时,建立了APF数学模型,描述了延时对APF性能的影响。在此基础上,硬件上在A/D采样之前加入串联超前补偿环节,用来补偿抗混叠模拟滤波器产生的延时;软件程序里采用一阶全通滤波器对其他纯延时环节进行总体相位补偿,有效地抑制了谐波检测环节的相位误差。仿真结果证明了所提方案的正确性与有效性。     

基于广义预测的三相四线制APF控制策略研究

针对有源电力滤波器(APF)系统自身同有延时造成APF补偿性能下降问题,提出了一种基于广义预测控制(GPC)策略。根据GPC理论,设计了三相四线制APF预测控制结构模型,建立了APF的受控自回归积分滑动模型。在此基础上讨论GPC预测控制器的设计方法,实现了对三相四线制APF电流的预测控制。设计了最优控制规律。仿真试验结果表明,广义预测控制具有较好的跟踪能力,克服了系统延时造成的网侧电流存有毛刺的现象。     

一种电流跟踪误差补偿的三相有源电力滤波器的无差拍控制方法

首先介绍三相有源电力滤波器(active power filter,APF)在abc轴系下的连续时间数学模型,并采用后向差分的方法得到在??轴系下的离散化数学模型。对于电流内环,采用无差拍控制(deadbeat control,DBC)方法实现谐波电流的跟踪。为了解决DBC的延时补偿问题,采用"两步预测"的方法预测给定电流。特别地,针对待补偿电流变化显著的时间区域提出一种电流跟踪误差补偿的方法消除网侧电流的"上凸"和"下凹"的现象。同时,采用电流校正算法抑制采样误差对电流产生的影响。最后,搭建三相APF的实验平台,验证所提出控制方法的有效性。     

预测电流控制在三电平三相四桥臂有源电力滤波器中的应用

分析三电平三相四桥臂有源电力滤波器(APF)的主电路拓扑结构。在建立数学模型的基础上,提出了应用预测电流控制策略对其进行控制,利用当前采样时刻的状态信息,预测下一个采样周期补偿电流,并计算确定三电平四桥臂APF各开关器件的开通/关断脉冲产生所需的补偿电流,达到跟踪指令电流的目的。仿真结果表明,采用该控制策略可有效补偿系统的三相谐波电流和中线电流,并能很好控制直流侧两电容电压的平衡,在三相四线制系统中具有良好的应用前景。     

一种简单的预测电流控制新方法

为提高有源电力滤波器(APF)的电流跟踪性能,提出一种简单的预测电流控制新方法。该方法在当前采样时刻预测下一采样时刻参考电流值,计算出APF在下一采样时刻输出端参考电压值,再利用电压空间矢量调制得出控制开关信号,以达到电流跟踪控制目的。稳态时,利用前一周期存储的参考电流历史数据预测下一采样时刻参考电流值;暂态时,利用二阶外推插值法得到下一采样时刻参考电流值。该控制方法可以消除采样、计算等带来的延时,有效降低开关频率波动范围,具有电压利用率高、开关损耗小、动态响应快的优点。仿真与实验结果证明了该方法的正确性和可行性。     

基于三相四桥臂逆变器的APF预测控制方法的研究

为解决三相四线制不对称电网系统中的谐波污染问题,提出了一种应用于三相四桥臂有源电力滤波器(APF)的控制方法。该方法在T采样时刻预测出T+1时刻的网侧电压和逆变器输出电流值,并根据建立的系统数学模型计算出T+1时刻的参考电压值,然后利用三维电压空间矢量调制得出主电路的控制信号,驱动主电路输出补偿电流以达到消除谐波的目的。此方法能有效降低采样、计算环节带来的延时,具有直流电压利用率高,系统动态响应好的优点。仿真实验证明了该方法的可行性。     

改良FBD法在谐波电流检测中的应用研究

为进一步提高有源电力滤波器(APF)的补偿效果,节约电流检测的时间,此处对FBD法做了改进,提高谐波电流的检测精度和实时性。分析了FBD电流检测的原理,通过加入网侧电流的控制作用及超前校正网络的补偿环节,实现FBD检测法的改进。该方法对于减少电流检测的滞后误差,提高系统的谐波及无功电流补偿效果有明显效用。通过Matlab软件建模仿真及实验分析,验证了该方法的正确性。     

两种单相电路谐波及无功电流检测方法的比较

基于有源电力滤波器对谐波及无功电流检测的实时性和准确性的要求,本文对单相电路谐波及无功电流检测提出了两种方法,即基于瞬时无功功率理论检测法和基于有功电流分离法的检测方法,给出了两种方法的检测原理,并分别对其进行了仿真研究.仿真结果表明,前者的检测结果时延大,动态响应速度慢,但其检测结果更准确.     

基于PEBB的并联有源电力滤波器在立辊轧机中应用

有源电力滤波器是一种用于动态抑制谐波、补偿无功功率的新型电力电子装置。基于电子组块PEBB(PowerElectronicBuildingBlock)的有源电力滤波器的控制系统主要由谐波检测电路和补偿电流发生电路组成,其基本原理是由谐波检测电路检测出被补偿对象的谐波电流,然后经过补偿电流发生电路采用滞环比较方法控制补偿电流的变化,最后得到期望的电源电流。该装置采用比例积分(PI)控制器使直流侧电容电压维持在要求的水平。该装置通过现场的智能仪表和系统管理软件可以对电能质量进行监视与校正,在立辊轧机上的实验运行取得了良好的效果。     

有源电力滤波器仿真研究

叙述了有源电力滤波器APF(Active Power Filter)的基本原理,分别介绍了组成APF的谐波和无功电流检测电路、补偿电流发生电路的构成和功能,在此基础上,介绍了常用的APF的谐波和无功电流检测方法、补偿电流控制方法和直流侧电压控制方法。为了验证APF的补偿功能同时加深对其控制方法的认识和理解,用Matlab 6.5/Simulink下的SimPower Systems Blockset对整个三相并联电压型APF系统进行了仿真研究。仿真结果表明,电压空间矢量脉宽调制SVPWM(Space VectorPulse Width Modulation)控制的APF能对负载电流中的谐波和无功分量进行快速精确的补偿。     

有源电力滤波器预测电流控制及稳定性分析

为补偿有源电力滤波器的控制延时,提出了一种基于横向滤波器的参考电流预测算法。该算法采用基于Widrow-Hoff学习算法的横向滤波器预测下一控制周期参考电流,结合空间矢量脉宽调制方法,实现APF预测电流控制。本文建立了预测电流控制的APF系统等效结构,将稳定性分析分解为电流预测算法稳定性和SVPWM稳定性两部分。通过Lyapunov函数分析参考电流预测算法的稳定性,根据SVPWM调制的APF闭环传递函数分析SVPWM部分的稳定性。APF的长期稳定运行结果证明了预测电流控制的有效性及APF稳定性分析的正确性。     

有源电力滤波器采样滤波电路的优化设计及鲁棒控制

电流采样电路的设计和电流内环的控制效果是影响有源电力滤波器(APF)补偿精度的两个重要因素。文中首先通过波特图详细分析了电阻和电容参数选取对APF电流内环的影响,提出了一种RC滤波电路的参数设计方法。同时,考虑到控制延时环节不可避免存在,分析了带延时环节的z域无差拍离散控制模型,并讨论了电感值变化对系统鲁棒性的影响。对此,文中提出了一种预测电流控制方法,对采样的电网电压,逆变器输出电流都作了超前一拍预测,减小了延时对系统影响,增强系统的鲁棒性。此外,根据z域内的电流环传递函数对系统进行了稳定性分析,给出了控制参数的选取方法。针对该控制方法,搭建了APF试验样机,实验结果验证了控制策略的有效性和可行性。