并联型有源电力滤波器与电网连接低通滤波器的设计

并联型有源电力滤波器（APF）是用于谐波治理的有效的电力电子设备，它通过检测负荷侧电流，发出与谐波电流大小相等且相位相反的补偿电流注入电网，以达到改善电网电能质量的目的。目前对如何有效设计有源滤波器与电网连接处的低通滤波器（LPF）的研究较少，文中提出利用巴特沃思低通滤波器原则来设计该LPF，并根据APF与电网不同的连接方式对LPF的参数进行适当的调整，仿真和实验结果都验证了这种方法的可行性。     

配电网串并联复合有源电力滤波器的仿真研究

分析了并联型和串联型电能质量补偿器分别补偿负荷电流和电源电压的缺陷及原因，介绍了串并联复合有源电力滤波器（SPAPF）同时补偿电网畸变电压和抑制负载谐波电流的运行机理，提出了适合于SPAPF的电源畸变电压参考量比较检测法、负荷谐波电流dqo检测法以及一种改进的稳定直流电容电压的PI控制策略。仿真结果验证了分析的正确性与设计方案的有效性。     

用于串联型有源电力滤波器的dq0变换

串联型有源电力滤波器是为解决用户端供电电压中存在的电能质量问题而设计的一种有源滤波器,谐波检测方法在有源滤波技术的研究中占有重要地位.本文基于dq0坐标系下三相电路广义瞬时无功功率的理论,提出了一种谐波电压检测方法,并把该方法成功地应用于串联型有源电力滤波器的补偿电路中.理论分析和仿真结果均表明,这种谐波电压检测方法是正确有效的.     

并联型有源电力滤波器与电网连接低通滤波器的设计

并联型有源电力滤波器(APF)是用于谐波治理的有效的电力电子设备,它通过检测负荷侧电流,发出与谐波电流大小相等且相位相反的补偿电流注入电网,以达到改善电网电能质量的目的。目前对如何有效设计有源滤波器与电网连接处的低通滤波器(LPF)的研究较少,文中提出利用巴特沃思低通滤波器原则来设计该LPF,并根据APF与电网不同的连接方式对LPF的参数进行适当的调整,仿真和实验结果都验证了这种方法的可行性。     

低压配电室有源滤波器治理可行性分析

<正>变频器等设备的广泛应用产生了大量谐波，造成电流畸变、电压畸变率增大，电能质量变差，出现“电网污染”。为了解决这一问题，低压配电室安装有源滤波器（APF）可以控制谐波污染，提高电网功率因数。消除谐波产生的危害是解决谐波危害、电网污染的有效方法。     

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。     

带储能系统的新型统一电能质量调节器的设计

针对传统统一电能质量调节器(UPQC)在断电的情况下无法为用户提供电能的缺点,提出一种基于储能系统的UPQC结构,并设计了相关控制策略对其进行控制。当电网正常时,通过并联有源电力滤波器(PAPF)吸收一定的有功功率对蓄电池进行充电。一旦电网断开,蓄电池迅速释放电能使直流侧电压稳定,同时通过控制串联有源电力滤波器(SAPF)逆变,保持用户端电压稳定。为了实现储能系统稳压与PAPF稳压的无缝切换,设计了带积分预设的比例积分(PI)算法。针对电压定向方法,按照其定义,设计一种直接计算定向角的方法,该方法具有计算精度高,无相位滞后等优点。系统采用双DSP芯片控制,一片控制SAPF和PAPF,另外一片控制储能系统,两片DSP芯片通过RS232总线连接到ARM单片机,进行协调控制。实验结果表明,该系统能够有效地改善电能质量,即使在电网断开的情况下,也能继续为用户提供高品质电能。     

基于改进d-q-0变换的UPQC中串联变流器研究

用于配电系统中的三相四线制统一电能质量控制器(Unified Power Quality Conditioner,简称UPQC)是为了解决敏感用户端供电电压的电能质量问题和用户侧电能质量问题而研制的一种功能全面的有源电力滤波器(APF).重点研究了UPQC中串联部分电压畸变的检测方法以及控制策略,并通过实验对常见的电压跌落进行补偿.结果表明检测方法是正确、有效的.     

一种无滤波器的单相谐波检测方法

针对单相有源电力滤波器（APF）谐波及无功电流检测的问题,提出一种无滤波器的单相谐波检测方法。将各次谐波电流分别分解为正、负序分量的叠加,再通过两相静止坐标系下的旋转叠加以滤出基波电流。无需传统检测方法的数字低通滤波器（LPF）,检测精度、实时性高,并可以应对电网电压畸变等问题。最后仿真验证了检测方法的有效性。     

统一电能质量控制器的研究

讨论了一种统一电能质量控制器的拓扑结构,介绍了它的工作原理、补偿指令的产生方法和控制策略。其中串联有源电力滤波器被控制为电压源,并联有源电力滤波器被控制为电流源,使得负载电压为正弦电压,电网输入电流为正弦电流。在理论分析的基础上,应用MATLAB6.5软件对三相三线系统进行了仿真研究,结果表明统一电能质量控制器可有效地补偿电网侧和负载侧产生的多种电能质量问题。     

低通滤波器在串联型电力有源滤波器中的应用

分析了低通滤波器用于串联型电力有源滤波器时的特殊性，建立了分频段仿真的电路模型并且提出了分频段设计方法。利用该方法，为一台15kW样机设计的低通滤波器取得了较为满意的结果。为进一步消除开关纹波提出了在低通滤波器中引入陷波滤波器的改进方法。仿真和实验结果表明，加了陷波滤波器后，低通滤波器的滤波特性得到了很大改善。陷波滤波器的设计方法在文中也作了介绍。     

Three-phase four-wire shunt active power filter based on the SOGI filter and Lyapunov function for DC bus control

The three-phase four-wire shunt active power filter (SAPF) was developed to suppress the harmonic currents generated by nonlinear loads, and for the compensation of unbalanced nonlinear load currents, reactive power, and the harmonic neutral current. In this work, we consider instantaneous reactive power theory (PQ theory) for reference current identification based on the following two algorithms: the classic low-pass filter (LPF) and the second-order generalized integrator (SOGI) filter. Furthermore, since an important process in SAPF control is the regulation of the DC bus voltage at the capacitor, a new controller based on the Lyapunov function is also proposed. A complete simulation of the resultant active filtering system confirms its validity, which uses the SOGI filter to extract the reference currents from the distorted line currents, compared with the traditional PQ theory based on LPF. In addition, the simulation performed also demonstrates the superiority of the proposed approach, for DC bus voltage control based on the Lyapunov function, compared with the traditional proportional-integral (PI) controller. Both novel approaches contribute towards an improvement in the overall performance of the system, which consists of a small rise and settling time, a very low or nonexistent overshoot, and the minimization of the total harmonic distortion (THD).     

串联型有源电力滤波器功率电路设计

主要讨论功率电路的设计方法，功率电路的设计主要和系统的稳态工作特性有关，因此首先对串联型有源电力滤波器进行了稳态分析，建立了系统的等效电路。然后。根据等效电路提出了一套基于稳态分析折功率电路设计方法，利用该方法推导出功率电路设计所要求的各个部分与电网电压畸变率，额定负载，负载功率因数及系统是否进行无功补偿的关系，得到了明确的解析表达式，所提方法和推导的结果均通过了实验验证。     

检测电流包含电容电流的SAPF谐波抑制和谐振阻尼新方法

研究一个由并联型有源电力滤波器(SAPF)和并联电容器组成的混合补偿系统,其中并联电容器的容性阻抗会与配电网的感性阻抗发生并联谐振。当检测电流中不包含电容电流时,SAPF可以抑制谐波和阻尼谐振且系统稳定;当检测电流中包含电容电流时,SAPF采用传统方式补偿会使得系统谐振频率向高频漂移。针对SAPF检测电流包含电容电流情况,提出一种改进的控制方法。该方法基于谐波电流分频控制策略,将高于谐振频率的抑制电流指令取反,低于谐振频率的抑制电流指令保持不变,同时检测谐振频率附近的公共耦合点(PCC)电压构建虚拟阻尼电阻,并对虚拟电阻的电导值进行闭环调节。采用该方法补偿后的网侧电流和PCC电压均满足电能质量标准。最后进行了仿真和实验验证。     

基于SAPF的电网多节点电压谐波优化补偿方法

随着局域配电网中非线性负载的分布式接入,以谐波就地补偿为目标的并联型有源电力滤波器（shunt active power filter, SAPF）传统配置方式需要接入大量治理设备,存在治理效率低、成本高问题。因此,出现了面向局域配电网谐波全局综合抑制的SAPF优化配置问题。首先利用诺顿等效法建立局域配电网谐波电压优化补偿目标函数;其次,结合非线性规划原理和几何辅助分析法对优化问题进行求解,确定SAPF在系统中的安装位置和最优配置容量,提出一种基于SAPF的电网谐波电压优化综合抑制算法;最后,通过搭建IEEE-18节点仿真模型,对所提出的算法进行验证。在网络非线性负载的不同分布情况下,配置结果都具有良好的治理效果,可通过更少数量、容量的SAPF实现配电网整体谐波畸变的高效抑制。     

具有串联有源滤波功能的中压 动态电压恢复器设计

提出利用中压动态电压恢复器装置实现串联谐波补偿功能的方法,以简化动态电压恢复器主电路结构,并提高其利用效率。首先对比分析了动态电压恢复器与串联谐波补偿器主电路结构的关联性和差异性,在分析两者主电路参数设计原则和方法的基础上,提出了同时满足实现两种功能要求的LC滤波器的参数设计方法。通过采用PR控制实现动态电压补偿功能,采用PI控制实现串联谐波补偿功能,利用Bode图分析了两种工作状态下的传递函数特性。最后通过物理实验验证了所提方案的可行性和有效性。     

Mathematical and Experimental Investigation on Advanced PLL for Cascaded H-Bridge Multilevel Inverter in Active Filtering Application

Cascaded H-bridge multilevel inverter (CHB-MLI)-based shunt active power filter (SAPF) is one of the finest solutions for power quality improvement in case of medium-voltage distribution sector. Performance of SAPF degrades due to the presence of DC offset and harmonics in the grid voltage since this will result phase angle and frequency error. Therefore, modified single-phase synchronous reference frame theory comprising of advanced PLL is presented in this article. The advanced PLL can track frequency and phase angle accurately even though source voltage is having DCor harmonic content. A detailed mathematical modeling and stability analysis of this PLL is presented using Routh-Hurwitz criteria. A novel systematic design procedure using gravitational search algorithm (GSA) and an Eigen value analysis is proposed for calculating optimal PLL parameters. Closed-loop SAPF control stability is tested using root-locus analysis. An extensive experimental analysis of the proposed control applied to CHB-MLI-based SAPF has been performed under distorted source voltage and non-linear loading conditions to show the effectiveness of the proposed control over recently published work. Source current maintains its sinusoidal shape, properly synchronized with grid voltage and having distortion limit in compliance with IEEE-519 standard irrespective of source voltage conditions during the operation of SAPF.     

电容中点式三相四线制SAPF混合无源非线性控制策略

电容中点式三相四线制并联型有源滤波器(SAPF)相比于三相三线制SAPF,附加了零序电流通路,因而可在电网平衡/不平衡时补偿非线性负荷产生的各次谐波、零序及无功电流。利用SAPF的无源性对其进行非线性的无源控制(PBC)可取得较常规的线性和非线性控制器更好的补偿效果,且在电网不平衡时无需检测和处理谐波电流的正负序分量。文中提出了一种电容中点式三相四线制SAPF的混合无源控制策略。首先,根据被控对象SAPF在dq0坐标系下的EulerLagrange数学模型分析其无源性,并计算得到了能使被控量收敛至期望值的SAPF内环电流无源控制规律;然后,采用阻尼注入法对其进行简化,得到能使内环补偿电流完全解耦的新的无源控制规律,提高系统的动态性能;接着,根据直流侧总电压和差压与补偿电流存在紧密联系,设计了基于2阶低通滤波器控制的SAPF外环电压控制器;最后,通过Simulink软件仿真和实验验证了将文中混合PBC用于SAPF控制的可行性和优越性,相比于传统的比例—积分控制,所提出的控制方法有更快的响应速度和更好的补偿效果。     

三相有源电力滤波器错序校正策略

当并联有源电力滤波器(Shunt Active Power Filter,SAPF)接入电网时相序错接,将导致锁相环无法正确锁相,不能正常进行谐波抑制与无功补偿。为了解决这一问题,文章分析了网侧电压相序对SAPF的影响,推导出同步旋转坐标系下的电压d轴与q轴分量,提出了利用同步旋转坐标变换与滑窗平均滤波器由软件实现的相序检测方法。同时针对相序检测方案的性能进行了研究,得出滑窗滤波器窗口长度与相序判断阈值间的关系及判断SAPF网侧电压相序的判断原理。在获得了电网相序的基础上,设计了三相SAPF错序校正策略,使得SAPF在正序与负序电压下都能够正常抑制谐波,最后通过实验验证了理论分析的正确性。     

混合动力系统电能质量扰动分析及治理

基于并联有源滤波器(shunt active power filter,SAPF)和动态电压调节器(dynamic voltage restorer,DVR),首先,搭建了包含光伏和风机的混合动力系统,用以模拟分布式电源接入配电网中产生的电能质量(power quality,PQ)扰动。其次,利用模糊逻辑、神经网络和自适应神经模糊推理系统控制算法对SAPF的动态性能进行优化,对电能质量扰动进行治理,使用人工智能技术进行管理,使光伏和风能系统均实现最大功率点跟踪(maximum power point tracking, MPPT)。最后,在搭建的仿真系统中进行验证,线性负载和非线性负载输出侧谐波畸变率分别降至0.20%和2.05%,满足配电系统对于电能质量的要求。