基于有功和无功功率协调分配的统一电能质量调节器控制策略

统一电能质量调节器(UPQC)由串联型有源滤波器和并联型有源滤波器组合而成。在常规功率控制策略中,串、并联变流器与馈线之间存在的有功功率环流增大了串、并联单元的容量负担和损耗,且当电源电压跌落较大时,串、并联单元在补偿电能质量过程中有可能发生容量越限。提出了基于有功和无功功率协调分配的UPQC控制策略,通过合理分配串、并联变流器的功率输出,充分发挥串联变流器的作用,使得串联变流器承担部分负载无功功率以减轻并联变流器的负担,并消除有功功率环流;基于并联变流器补偿容量恒定的原则分配电源与储能单元提供的有功功率,以减小配电网馈线过电流的风险,并保证串、并联单元在补偿电能质量过程中不会发生容量越限。在电源电压完全跌落的极限情况下,负载有功完全由储能提供,实现了不间断电源的功能。在PSCAD/EMTDC中搭建了仿真算例,结果验证了所提策略的正确性和有效性,能够实现UPQC串、并联变流器以及储能单元的协调控制。     

多机并网逆变器的并网／并联统一控制策略

分析了多机并网逆变器系统,得出其等效电路,推导出调节逆变器输出电压的相位可以调节逆变器输出有功功率,调节逆变器的输出电压幅值可以调节逆变器输出的无功功率.根据该理论,提出了一种多机并网逆变器的并网/并联统一控制策略,通过有功功率闭环调节逆变器输出电压的频率,通过无功功率闭环调节逆变器的幅值,给出了系统的运行流程,并分析了该方法内在的反孤岛能力.仿真和实验证明,所提控制策略在逆变器并网与并联时控制效果优良,并能实现平稳转换.     

有源电力滤波器双开关表直接功率控制策略研究

并联有源电力滤波器的主要功能是实时补偿谐波电流,防止谐波电流流入电力系统造成污染.根据瞬时功率理论,把检测出的谐波功率直接作为参考功率信号,根据功率同开关量的关系,使用双开关表的方法完成对有功功率和无功功率的分别控制.仿真结果表明,采用这种控制策略设计出的有源电力滤波器具有良好的谐波补偿效果.     

多功能并网逆变器及其在接入配电系统的微电网中的应用

提出一种针对通过隔离变压器接入配电系统微电网的新型分布式电源多功能并网逆变器及其控制策略。综合运用瞬时无功功率理论和单位矢量的概念,根据分布式电源发电状态的不同,通过控制策略的设计,可以使多功能逆变器同时或分别实现由分布式电源向微电网注入功率的功能和在公在共连接点处进行谐波电流治理、负载无功补偿、负载三相不平衡和中性线电流补偿等并联型有源滤波器的功能。从而避免或减少对提高微电网电能质量装置的硬件投入,减少备总体积,使并网逆变器效益最大化。通过PSCAD仿真和实物搭建实验对该新型多功能并网逆变器及其控制策略进行验证,仿真和实验结果验证了相关设计的正确性和可行性。     

利用有功功率扰动的微网孤岛下垂控制策略

对于孤岛模式运行的微网中的并联逆变器,其功率分配主要受逆变器输出阻抗和输出端与公共连接点之间线路阻抗差异的影响。以感性输出阻抗为例,从逆变器并联的功率传输特性出发,分析了线路阻抗差异对并联逆变器无功功率分配的影响。为了提高无功功率的均分精度,提出了一种改进型下垂控制策略,在有功频率下垂中加入无功功率,利用有功扰动反映无功分配偏差,在无功幅值下垂中加入可调下垂系数,通过消除有功扰动调节下垂系数补偿线路阻抗差异实现稳态时无功均分。仿真和实验验证了改进下垂控制策略的正确性和有效性。     

电力系统谐波与无功功率综合补偿方式的研究

本文对由两类逆在组成的电力系统谐波我功功率的综合补偿系统进行了分析,并提出了一种由两个并联的电压源逆变压组综合补偿系统,该系统中负荷产生的谐波由带ＬＣ并联谐振回路的混合型有源电力滤波器补偿,基波无功功率由产的低开关频率的电压源逆变器补偿。当需进行大容量的谐波与无功功率补偿时,利用该系统可有效降低装置成本和损耗。文中描述了该系统的结构,分析了其工作原理和控制策略,并通过计算机仿真对理论分析进行了验证     

基于分布式拟牛顿法的交流微电网经济运行控制

针对含多撑网逆变器的交流微电网,提出一种基于分布式拟牛顿法的经济运行控制策略,该策略包括电压和无功功率调节器以及频率和有功功率调节器两部分。采用稀疏通信网络交换相邻逆变器的信息,基于等耗量微增率准则,采用拟牛顿法根据本地和相邻节点的信息估算有功功率和无功功率的最优分配量。在电压和无功功率调节器中,无功功率的估算值可作为电流源型逆变器的参考值,或用于产生电压源型逆变器的电压修正项,实现无功功率的最优分配和电压控制。在频率和有功功率调节器中,有功功率的估算值可作为电流源型逆变器的参考值,或用于产生电压源型逆变器的频率修正项,实现有功功率的最优分配和频率控制。6节点交流微电网的仿真结果表明,所提控制策略在实现高质量电压和频率控制的同时,能够实现系统的最优经济运行,具有“即插即用”的能力,且对通信链路故障有较高的鲁棒性。     

一种简化的逆变器并联控制技术研究

依据输出有功功率差和无功功率差分别调节输出电压相位和幅值的控制技术较多地应用在逆变器并联控制中.但是,对于基于电压电流双闭环反馈的电压源型逆变器,输出有功功率、无功功率和输出电压相位、幅值均有耦合关系.本文推导出逆变器的等效输出阻抗,研究了有功功率、无功功率和输出电压相位、幅值的定量关系.讨论了器件精度对输出电压跟踪基准电压幅值和相位的影响,在此基础上提出一种简化的并联控制策略:即基准电压同步,根据环流大小调节基准电压幅值.建立了并联系统模型,分析了并联系统特性,给出了实验结果.     

基于交错反激光伏微逆的无功与谐波补偿

针对目前光伏微型逆变器只具备单一并网发电功能、利用率低下以及单相有源滤波器成本较高的不足,结合光伏微型逆变器和单相电流型有源滤波器的运行特点、结构和控制原理,提出了一种针对单块太阳能电池板的新型小功率交错双反激光伏微型逆变器,能够同时实现并网发电及适度无功和谐波补偿功能。详细分析了该系统的工作过程,提出了适用于该系统的相应控制策略,给出有功入网电流指令和无功谐波电流指令的计算方法。PSIM仿真和实验结果验证了系统结构和控制策略的合理性和有效性。     

基于模糊逻辑的有源电力滤波器直接功率控制

基于模糊逻辑的直接功率控制方法用于并联型有源滤波器,有利于消除非线性负载产生的谐波与无功功率补偿。该方法根据瞬时功率理论将瞬时有功功率和无功功率差值作为模糊控制变量,由模糊规则产生开关状态信号,省去功率滞环比较器,不使用传统的预置开关表。仿真和试验表明,该控制方法能够实现网侧单位功率因数、直流侧电压接近参考值,电能质量得到优化。     

Fuzzy logic controller for three‐level shunt active filter compensating harmonics and reactive power

In this paper, the use of a three‐level inverter as a shunt active power filter is carried out, taking advantage of the benefits of multi‐level inverter, namely, the reduction both in the overall switching losses and in total harmonic distortion. The main focus of this article is to investigate the potentialities of the inverter employed as shunt active power filter on the compensation of the reactive power and the mitigation of harmonics drawn from a nonlinear load and unbalanced sources. The most previously reported three‐level inverter‐based shunt active power filters have been controlled and monitored through conventional controllers, which require a complicated mathematical model. In order to overcome this problem, an extended intelligent controller is proposed for a three‐level shunt active power filter. The aim of the proposed fuzzy logic control algorithm is to improve the behavior of voltage across the floating capacitors in steady/dynamic states and to minimize the switches commutations by taking into account the references of the harmonic currents injected in the network. The proposed control strategy has been simulated, and the obtained results prove that it is very successful. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

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.     

并联型三相四线制有源电力滤波器的仿真

并联型有源电力滤波器可较好地补偿电流源产生的谐波,利用MATLAB中的电力系统仿真工具箱对其进行建模与仿真。不同于传统的模拟滞环比较器,采用基于三维空间矢量脉宽调制（3DSVPWM）法控制补偿电流的产生。这种新型的空间矢量脉宽调制方法被用在三相四线系统中的并联电能质量补偿设备中,用来控制一个三桥臂逆变器,实现对电流谐波和中线电流的补偿。仿真试验结果表明,能很好地补偿非线性负载产生的谐波。     

基于DSP-FPGA全数字控制的并联有源电力滤波器

简要分析了并联有源电力滤波器的工作原理,选取含有裂相电容的三桥臂电压源型逆变器作为系统主电路,输出电流采用动态滞环控制.针对三相四线系统,且考虑电网电压畸变和不对称情况,给出一种基于瞬时功率理论实现无功功率和谐波全补偿的控制策略,并设计了基于DSP-FPGA的全数字控制系统.仿真和实验结果验证了控制策略的正确性.     

基于复合控制的并联有源滤波器的仿真研究

并联有源滤波器是消除电网中非线性负载产生的电流谐波的有效手段。针对PI控制器在并联有源滤波器中的局限性,将重复控制和PI控制器并联用于并联有源滤波器输出电流波形的控制。笔者在给出并联有源滤波器主电路结构的基础上,介绍了一种基于瞬时无功功率法的谐波检测方法及基于重复控制和PI控制的复合控制策略。最后,通过MATLAB/Simulink对所提控制策略进行了仿真验证。仿真结果证明了该控制策略的有效性。     

Active power filter based on three-phase two-leg switch-clamped inverter

A novel three-phase two-leg switch-clamped inverter is presented to achieve multilevel pulse-width modulation (PWM) operation, harmonics elimination, reactive power compensation and dc-link voltage regulation. Four active switches with voltage stress of dc-link and two ac switches with voltage stress of half dc-link are used in the proposed inverter. In this paper, the proposed inverter is operated as a controllable current source to supply the necessary active power for the compensation of inverter losses, to suppress current harmonics, and to compensate the reactive power drawn from the non-linear loads. Therefore, the balanced and sinusoidal line currents are drawn from the ac source. Two control loops are used in the adopted control scheme to maintain the constant dc-link voltage (outer loop with low-bandwidth control) and to achieve the line current command tracking (inner 1oop with high-bandwidth control). The mathematical model of the proposed converter for the operation active power filter is derived and the control scheme is provided. Computer simulations and experimental results based on a laboratory scale-down prototype are presented to verify the effectiveness of the proposed control scheme.     

并联有源滤波器的最优电压滞环电流控制

简要介绍了并联有源滤波器的原理其普通滞环电流控制的特点，针对普通滞环电流控制方法的不足，提出并详细分析了一种最优电压滞环电流控制新方法，该方法的显著特点是通过识别参考电压矢量知电流误差矢量的区域控制滤波器的输出，避免了复杂计算和逆变器不必要的开关，并且快速，准确，从而改善了有源滤波器的性能。     

Power quality improvement using DPC controlled three-phase shunt active filter

This paper presents a new control method entitled direct power control (DPC) for shunt active power filter (APF), which is applied to eliminate line current harmonics and compensate reactive power. Its main goal is to rebuild active and reactive source powers to be compared to references values using hysteresis control. The active power reference is issue of DC-side of inverter and reactive power reference is set to zero for unity power factor. The outputs of hysteresis controllers associated with a switching table, control the instantaneous active and reactive power by selecting the optimum switching state of the voltage source inverter (VSI). A theoretical analysis with a complete simulation of the system and experimental results are presented to prove the excellent performance of the proposed technique.     

低压有源电力滤波器在高电压等级下的仿真和工程应用

提出一种利用低漏抗变压器和并联型低压有源电力滤波器实现对高电压等级补偿的新方法。针对现场工况情况,考虑到变压器的移相特性,采用一种新型数字锁相环技术对原有控制策略进行改进,实现了通过低压有源滤波器对高电压母线的谐波治理和无功补偿。在不改变低压有源滤波器内部结构的前提下,可以替代高压有源电力滤波器完成补偿任务,降低设备投资。低压有源滤波器电压等级较低,可以降低设备运维难度,并能提高运维人员的安全系数。通过PSCAD/EMTDC数字仿真和现场实物试验,验证了相关设计的有效性和可行性。