级联混合型有源电力滤波器的仿真研究

高电压等级电力系统中,大容量有源电力滤波器的谐波抑制性能主要受主电路开关器件耐压水平和工作频率的限制.提出一种由有源级联多电平逆变器和无源单调谐滤波器构成的混合型有源电力滤波器主电路拓扑结构以及该混合型装置主要参数的设计方法.由于无源滤波器的存在,稳态运行时,可以大幅降低有源部分的容量和耐压水平,同时分析了该混合型装置绝大多数基波电压由无源部分承担的原因.此外,有源部分级联结构的应用可以降低单个开关器件的耐压水平,获得较高的等效输出频率.对级联混合型有源电力滤波器主电路及其控制系统进行仿真,仿真结果验证了所提方案的特点以及良好的补偿效果.     

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.     

混合级联多电平高压有源电力滤波器预研

针对高压有源电力滤波器,为了采用级联结构时在相同的级联数目下可以获得更多的电平数,同时提高输出功率等级,并且考虑到开关频率和系统补偿特性关系,采用一种混合级联多电平拓扑结构。该有源电力滤波器由可以等效为电压源与电流源的两部分串联组成,电流源部分为传统的PWM变换器;电压源部分由3个H桥逆变器级联构成,其输出电压的基波分量可以抵消电网电压,因此电流源部分的PWM变换器交流侧承受的电压很低,有功损耗小,从而可以提高PWM变换器的开关频率,从而谐波抑制的效果更好。其控制策略简单,易于实现。作为高压大容量有源电力滤波器预研,在单相电网电压有效值220V条件下,通过MATLAB仿真和实验结果证明了该拓扑的有效性和实用性。     

模块化PWM主电路实现的大容量有源电力滤波器

有源电力滤波器在抑制电网谐波，提高电能质量方面有良好的应用前景。提高有源电力滤波器的装置容量是应用中有待解决的关键技术问题之一。文中在综合国内外目前实现大容量有源电力滤波器方法的基础上，介绍了一种采用多个模块化PWM主电路单元组合实现的大容量并联型有源电力滤波器，给出了该有源电力滤波器的主电路结构拓扑，分析了系统的工作原理及控制方法，并对在实现该装置时所遇到的问题进行了讨论。工业现场实验结果表明，采用该方法实现的有源电力滤波器有着良好的补偿特性，有效地解决了有源电力滤波器在大容量时器件与装置容量之间的矛盾。     

多电平大容量基波磁通补偿滤波器

将级联桥多电平逆变器拓扑结构应用于大容量基波磁通补偿(FMFC)有源电力滤波器(APF),分析了级联H桥拓扑及其工作机制,应用载波移相脉宽调制(CPS-SPWM)技术,通过调节变换器电压的幅值间接达到快速跟踪基波电流,实现基波补偿条件。仿真结果表明,与两电平拓扑结构滤波装置相比,该方法电流跟踪精度高,输出谐波含量少,使得串联变压器能够更好地对谐波呈现高阻抗;最后,搭建RT-Lab半实物实验平台,实验结果证明了将多电平级联H桥拓扑结构应用于大容量FMFC-APF的可行性。     

中高压电网有源电力滤波器拓扑结构对比分析

随着中高压大容量非线性负载不断增加,中高压电网的谐波污染问题日益严重。有源电力滤波器(APF)作为治理谐波最有效的手段,其在中高压大容量领域的应用已经成为电气工程学科的研究热点。但是由于功率器件耐压水平的限制,迄今为止尚未产生一种广泛适用于中高压大容量谐波治理的电路拓扑结构和控制方法。针对用于中高压有源电力滤波器的拓扑结构进行研究,对比分析了变压器低压侧接并联型有源电力滤波器拓扑结构,混合型有源电力滤波器拓扑结构,多电平有源电力滤波器拓扑结构等各种变流器结构,指出了各自的优缺点。     

一种35kV大容量无功补偿与谐波抑制综合系统

为解决广西某变电站的谐波和无功等电能质量问题,本文提出一种35kV大容量无功补偿与谐波抑制综合系统,采用无源滤波器与有源电力滤波器混合的结构,无源部分补偿无功功率,有源部分和无源部分共同抑制谐波。本文分析了综合系统的拓扑结构和补偿原理,提出了电压外环、电流内环的双闭环控制策略,保证综合系统有源滤波器的直流侧电压稳定和实现谐波抑制与无功补偿功能,并对无源滤波器组和有源滤波器分别采取了有效的保护措施,现场运行结果验证了系统的有效性。     

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。     

一种基波串联谐振式混合型有源滤波器

提出一种基波串联谐振式混合型有源滤波器,利用大容量无源滤波器实现谐波抑制和无功补偿;采用有源滤波器改善系统滤波效果并阻尼无源滤波器与系统阻抗之间的串、并联谐振。在介绍该混合型有源滤波器的拓扑结构和主要特点的基础上,分析基于检测电网电流控制策略时的工作原理;研究谐波参考信号的产生及其跟踪控制算法;讨论基于DSP的数字化控制器实现问题。相关实验结果及工程应用效果均证明该基波串联谐振式混合型有源滤波器对于同时进行谐波抑制和无功补偿的可行性。     

电压跟踪型单相电网有源滤波器补偿特性的研究

首先根据电压跟踪电压源型单相电网有源滤波器的拓扑结构,建立了滤波器系统的数学模型,对无功电流补偿和谐波电流抑制的原理和特性进行了深入研究,确定控制回路设计的两个准则,最后给出实验装置的一组实验波形。实验结果证明了该滤波器无功补偿和谐波抑制的有效性。     

能量管理系统中发电计划安全校核功能的设计

基于调度生产的实际需求,对能量管理系统中发电计划安全校核的功能设计、关键技术、数据解析等进行了阐述,并对典型断面进行了分析.实际分析表明了该方法的有效性和实用性.     

基于重复预测原理的三电平APF无差拍控制方法

传统两电平有源电力滤波器(APF)由于功率开关耐压水平和载流能力的限制,难以实现对高压大容量非线性负载的谐波补偿。在高压大容量系统中,二极管钳位型三电平变流器得到了广泛的研究和应用。本文研究一种基于重复预测原理的三电平APF无差拍控制方法,通过推导分析,发现消除采样周期的延迟和对输出指令电流的预测是决定无差拍控制效果的关键。采用状态观测器,对APF下一拍输出电流进行估计,弥补了数字控制系统一个载波周期的延时;采用重复预测型观测器,对指令谐波电流进行预测,可以提供精确的谐波电流预测值,因而改善了整个系统的控制效果。实验结果证明了所提控制方法的可行性。     

适用于二极管钳位型三电平有源滤波器的母线电压数字控制方法

传统两电平有源电力滤波器(active power filter, APF)由干功率开关耐压水平和载流能力的限制,难以实现对高压大容量非线性负载的谐波补偿。在高压大容量系统中,二极管钳位型三电平变换器得到了广泛的应用。对三电平APF进行研究,提出一种母线电压闭环数字控制策略。在同步旋转dq坐标系下,将三电平APF母线电压控制系统分为电压外环和电流内环2部分。在电压外环中,采用自适应滤波器求出直流侧电压平均值,采用PI控制器产生有功指令电流维持直流侧电压恒定。在电流内环中,针对三电平APF直流侧中点电位不平衡问题,从空间矢量PWM调制方法的角度出发,对中点平衡问题进行仔细研究,提出一种简单的中点电压平衡控制策略,只需检测各相电流和中点电压波动的方向,对小矢量进行取舍实现APF中点电位平衡控制。实验结果表明了所提出算法的正确性和有效性。     

三电平有源滤波器直流侧电压控制方法

建立了三电平有源滤波器数学模型并提出了其直流侧电压的闭环控制策略。在电压外环中采用PI控制维持直流侧电压恒定。在电流内环中,从空间矢量PWM调制方法的角度出发,对中点平衡问题进行了仔细研究,总结了各种空间矢量对中点电压平衡的影响。然后针对三电平APF,提出了一种简单的中点电压平衡控制策略。该方法只需检测各相电流和中点电压波动的方向,对小矢量进行取舍实现中点电压平衡控制。同时,并没有增加系统的开关损耗和输出电压的du/dt。仿真结果证明了这种控制策略的正确性。     

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。     

神经网络控制的三相并联有源电力滤波器设计

针对现有各种谐波检测方法的不足,在分析了滤波器的工作原理和传统的神经网络控制算法之后,提出了一种新的神经网络控制算法,设计了一种应用于电力系统中补偿无功和抑制谐波的三相并联有源电力滤波器(APF),该滤波器由一个三相PWM电压源逆变器及其控制电路组成。将负载电流、直流侧电容电压与系统电压输入改进的神经网络,计算出并联有源电力滤波器的参考电流,参考电流输入滞环电流控制器获得逆变器的触发脉冲,从而得到补偿电流。通过Matlab仿真表明,由改进的神经网络控制的滤波器,在负载变化及其电流变化情况下都有良好的性能。同时,通过数字信号处理器实现的系统实验验证了该方案的正确性。     

中压大容量电流质量调节装置的复合控制方法

由于功率器件耐压水平和载流能力的限制,传统有源电力滤波器难以实现对高压大容量非线性负载的谐波补偿。为此研究一种新型的适应于中压电网的电流质量调节器。基于该电流质量调节器拓扑结构的特点,提出一种复合控制方法。该控制方法采用瞬时值反馈PI控制和重复控制相结合的方式,利用PI控制器控制低频功率模块,提高整个装置的动态响应速度,利用重复控制器控制高频功率模块,来消除电流跟踪误差。仿真结果表明这种控制策略的正确性和有效性。     

A simple fuzzy logic based robust active power filter for harmonics minimization under random load variation

Widespread applications of power electronic-based loads continue to increase concerns over harmonic distortion. However, it is desired to draw purely sinusoidal current from the distribution network, but this is no longer the case with new generation loads, consisting of power electronic converters. The current harmonics produced by these non-linear loads further result in voltage distortion and leads to various power quality problems. This paper, therefore, deals with a simple fuzzy logic based robust active power filter to minimize the harmonics for wide range of variations of load current under stochastic conditions. The proposed control scheme is very simple and it is also capable of maintaining the compensated line currents balanced, irrespective of the unbalance in the load currents. The proposed methodology is extensively tested for wide range of variable load current under stochastic conditions and results are found to be quite satisfactory to mitigate harmonics and reactive power components from the utility current. The results presented in this paper clearly reflect the effectiveness of the proposed APF to meet the IEEE-519 standard recommendations on harmonic levels.     

A new optimal approach for improvement of active power filter using FPSO for enhancing power quality

In the recent years, development of industry cause to increase nonlinear and time variant loads in power systems. These loads bring about power quality phenomena such as voltage and current harmonics, current unbalance and flicker in power systems. In this paper, an optimal method for active power filter is proposed to improve power quality. The control system of APF is based on combination of the synchronous detection method, instantaneous power theory, and output of DC capacitor voltage regulator. To stabilize the DC voltage and improvement of reference currents, PID controller is suggested. Regarding to intense changes of load in power system due to nonlinear load, PID controller with fixed parameters could not adequate for the APF control. Therefore, Fuzzy Particle Swarm Optimization method is proposed for optimizing of PID controller. This method is found on PSO and Fuzzy algorithm. To evaluate the proposed method, the APF is modeled in the worst conditions with a power system loaded with two electric arc furnace. In addition, in order to make good use of frequency changes in the power system, the power frequency estimation is put to use.