H∞控制理论在并联型有源滤波器中的应用

针对有源电力滤波器传统控制方法精度低、鲁棒性差的缺点,建立了并联型有源电力滤波器的状态空间模型,将误差看作是对控制系统的外部干扰,设计了基于H∞控制理论的并联型有源电力滤波器的鲁棒控制器,并将其应用在搭建的有源电力滤波器的模型上。从计算机仿真可以看出,该控制器能减小电源电流的谐波畸变率,并能稳定直流侧电压。仿真结果证明H∞控制方法提高了系统的稳定性和鲁棒性,使有源电力滤波器具有更好的补偿效果。     

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。     

基于自适应逆控制的并联型有源电力滤波器的仿真研究

首次将自适应逆控制应用于并联型有源电力滤波器的控制,提出了一种新的并联型电力有源滤波器的控制方法.此方法把有源滤波器及主电路部分看作广义有源滤波器并利用其逆模型作为控制器对其进行控制.此控制算法对电路中的参数变化不敏感,不但简单易行,而且比较可靠有效,对理想三相电源电压能够产生较好的补偿效果,当电源电压出现畸变和不平衡时,仍能得到较好的补偿效果.仿真结果证实了所提出算法的可行性.     

基于瞬时电压矢量定向的有源电力滤波器补偿电流检测

结合电力系统无功补偿与谐波治理的基本原则,对基于瞬时无功功率理论的传统谐波电流检测方法在有源电力滤波器中的应用进行了简要分析,进而提出了以电网电压为参考基准,以实现各种非线性负载及阻感、阻容性负载向纯电阻性负载转换为目的的负载电流波形和相位治理原则,并详细阐述了基于瞬时电压矢量定向的补偿电流检测方法。该方法克服了传统方法在电网电压畸变时补偿后电流不能跟随电网电压波形的不足,避免了有源电力滤波器补偿电流过大及畸变无功功率倒送电网现象的出现,同时该方法具有频率自动跟踪、相序自适应等特点。最后,通过仿真和样机试验验证了该补偿电流检测方法的优越性。     

有源电力滤波器自校正预测控制方法

提出了基于预测控制和空间矢量调制的有源电力滤波器输出补偿电流控制方法.利用外推拉格朗日插值法对有源电力滤波器输出电压进行线性预测,并对其引入校正因子,得出了基于自校正的无差拍指令电压计算模型,以实现对输出补偿电流的闭环无差拍控制;随后在对指令电压进行空间矢量调制过程中简化传统的矢量定位方法,并优化空间矢量的作用时序以降低功率器件的开关损耗.在电网电压不对称且存在畸变条件下的理论分析和仿真结果证明该方法能有效的跟踪指令电流的变化.以此为基础设计一套三相并联型有源电力滤波器,并在10 kV电力系统试运行,实验结果验证了该控制方法的有效性.     

基于输入输出反馈精确线性化的三相APF控制

将输入输出反馈精确线性化控制方法应用于三相有源电力滤波器非线性控制中。首先建立三相有源电力滤波器的仿射非线性系统模型,推导出了其输入输出反馈精确线性化非线性反馈控制律,实现三相并联型有源电力滤波器有功补偿电流和无功补偿电流的解耦控制器设计。最后使用Matlab进行仿真验证,仿真试验结果表明,该控制策略能较好地实现APF的解耦控制,具有较好的补偿特性,经该控制算法补偿,谐波畸变率限制在2%以下。     

考虑电源电压畸变时的有源电力滤波器控制方法

在谐波电压较严重的电网中,对于以电源侧电流补偿为正弦波作为控制目标的有源电力滤波器(APF),需要考虑APF接入点处畸变电压的影响.本文分析了此类APF基于正弦波电源电压的控制方式的缺点,提出了一种具有接入点处谐波电压前馈控制的闭环控制新方法.这种控制方法不仅计算简单,便于工程实现,而且有效地提高了有源电力滤波器的动态响应速度.仿真结果表明,即使在电源电压严重畸变的情况下,APF也能取得很好的滤波效果.     

单极调制单周控制三相四线制有源电力滤波器

单周控制有源电力滤波器有双极调制和单极调制两种调制方式。基于双极调制方式的单周控制有源电力滤波器补偿后的电源电流中含有直流分量。提出一种基于单极调制方式的单周控制三相四线制有源电力滤波器，推导出控制方程；根据此调制方式下开关管的动作过程，设计了控制电路中的逻辑电路；在不同电源电压情况下对系统的补偿性能进行仿真。结果表明提出的单极调制单周控制三相四线制有源电力滤波器在理想电源情况下可以产生较好的补偿效果，当电网电压发生畸变和不平衡时，仍能得到很好的补偿效果，且补偿后的电源电流中不含直流分量。     

混合型无功与谐波补偿装置的结构及其指令电流的生成方法

文中提出了一种基于有源电力滤波器和无源电力补偿器的混合型无功与谐波补偿装置HRPHC(Hybrid Reac-tive Power&Harmonic Compensator)。HRPHC具有有源电力滤波器(APF)和无源电力滤波器(PF)两者的优点,有补偿速度快、精度高、容量大的特点。在分析HRPHC结构的基础上,对其控制方案作了研究;并基于一种从畸变和不对称的电源电压中提取基波正序电压的快捷方法,构造了指令电流的生成方法,能够满足正序无功、负序电流和谐波电流综合补偿的要求。仿真结果证明了该策略的有效性。     

统一电能质量控制器的建模与仿真

统一电能质量控制器可同时补偿电网畸变电压和抑制负载谐波电流。为此,构造了一种基于反向传播算法的三层前馈神经网络用来检测并联型有源电力滤波器的谐波电流,离线训练收敛后实现在线功能,对串联型有源电力滤波器谐波电压检测采用了畸变电压参考量比较检测方法;建立了统一电能质量控制器的系统仿真模型,利用其对各种电能质量问题的补偿性能进行了仿真研究,并对补偿前后负载和电源电流/电压进行了频谱分析。研究结果表明,统一电能质量控制器集电压补偿、电流补偿于一体,可有效实现多重电能质量调节功能。     

一种带电压前馈的适用于独立小电网系统的有源电力滤波器控制策略

独立小电网中电压波动比较剧烈,用于大电网系统的传统有源电力滤波器在独立小电网工况下不能很好地工作.针对这种情况,本文分析了电压波动对有源电力滤波器的影响,并提出了带电压前馈的有源电力滤波器控制策略,通过电压前馈环节的引入彻底地消除了电压波动对有源电力滤波器的影响.最后通过实验验证了带电压前馈的有源电力滤波器具有较好的静态补偿效果,且对电网电压波动不敏感,完全可以应用于电压波动比较剧烈的独立小电网系统.     

基于自适应逆控制的有源滤波器合成阻性负载

电力系统电网电压总存在畸变和不平衡，有源电力滤波器(Active power filter, APF)对谐波和无功进行补偿时，采用传统的正弦电流合成(Sinusoidal Current Synthesis，SCS)方法，公共连接点处的电压畸变会导致谐波传输的问题。而采用阻性负载合成(resistive load synthesis，RLS)方法，补偿后的主电流与实际的电网电压具有相同的波形，系统特征表现为阻性，可以有效的阻尼系统中的谐波传输。文中将自适应逆控制的方法应用于APF的控制来合成阻性负载，在补偿谐波和无功的同时，阻尼系统的谐波传输,将系统的功率因数校正为1。采用自适应逆控制方法，不需要知道广义有源滤波器的确切参数，逆控制器系统可以自动跟踪电路参数而实时建模。仿真和实验结果证实所提出的算法的有效性。     

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。     

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。     

负载不对称H桥级联APF直流电压平衡控制

H桥级联型有源电力滤波器(APF)在高压场合的谐波处理方面具有广阔的应用前景。三相三线制系统下负载不对称时,APF输出的基波电压和电流产生不同的有功分量分配至三相,再加上H桥各个模块的差异等原因,导致直流侧电压不均衡,影响APF的正常运行。通过对级联APF功率模型的推导,控制APF输出基波正序有功电流稳定全局电压、输出基波负序电流实现三相之间电压均衡。在全局稳压和相间均压条件下,控制各H桥交流侧输出补偿有功电压矢量实现相内电压均衡,最终将每个H桥直流电压维持在给定值附近,同时APF补偿谐波电流,降低网侧电流THD。在低压条件下的仿真和实验结果验证了所用方法的可行性,为级联APF向更高电压等级场合的应用提供了基础。     

级联H桥APF软启动方式的研究

针对级联H桥多电平有源滤波器APF(active power filter)在投入电网启动过程直流侧电容电压上升对级联APF的冲击问题,在不改变级联拓扑结构的前提下,提出一种适用于级联APF的软启动方式。整个软启动过程包括预充电阶段、升压充电阶段和切除充电电阻阶段,可以有效地将级联APF的电容电压充电至设定值,不会对APF造成冲击。级联H桥七电平仿真和实验验证了所提方法的正确性和可行性。     

一种新的降低三相三线有源滤波器开关损耗的方法

随着用户电力技术的发展，有源滤波器逐渐趋于实用化，由于补偿谐波次数较高，逆变器开关频率很高，由此造成了较大的开关损耗，给APF的直流电压控制以及散热带来一定困难，提出一种用于三相三线有源电力滤波器的3次谐波注入PWM方法，用该方法控制逆变器，可以在不影响APF补偿效果的前提下，将有源滤波器开关损耗降低33％，仿真和实验结果证明，该方法是有效的。     

一种适用于独立小电网有源电力滤波器研究

传统的有源电力滤波器Active PowerFilter,简称APF)用于电网电压波动较小的大电网系统时具有良好的补偿性能,但用于电压波动比较剧烈的独立小电网时会产生一些问题。对此,文中分析了电网电压波动对APF 的影响,提出了将电流调节器由传统的P 调节器改为PI调节器的控制策略。把电流环调节器改为PI调节器,基本不影响APF 跟踪补偿指令的性能,却能大大降低电压波动对APF 的影响。通过实验验证,把电流环调节器改为PI调节器的APF 具有较好的静态补偿效果,且对电网电压波动不敏感,完全可用于电压波动比较剧烈的独立小电网系统。