电流源控制策略在并联混合有源滤波器中的应用研究

在混合有源电力滤波器中,采用电流源控制方式可比电压源控制方式获得更好的滤波性能,但由于采用常规电流源控制方式不能迫使无源滤波器部分承担电网基波电压,因而不能有效降低混合有源滤波器中有源部分的容量。研究一种通过在指令电流中加入适当基波分量,迫使混合有源滤波器中的无源滤波器部分承担电网基波电压的方法,将电流源控制策略应用于并联混合有源电力滤波器。研究结果显示,这种方法可以有效改善混合有源电力滤波器的性能。     

一种混合有源电力滤波器的研究

提出了一种新型的混合有源电力滤波器。该滤波器采用了同时受电网侧 谐波电压和负载侧谐波电流控制的复合受控源方案和一种简单的串并联谐振的无源滤波器网 络。对该混合有源滤波器的控制电路、补偿特性和无源滤波器的设计的理论分析和仿真结果 表明,这种混合有源电力滤波器非常适用于一般电力电子装置的谐波抑制。     

有源电力滤波器控制方法的再认识

本文研究有源电力滤波器的控制方法。首先对比研究了串联型和并联型有源电力滤波器的常见控制方法。然后提出一种将并联型有源电力滤波器控制为电压源的控制方法，称为电压模式控制。之后，与传统的电流模式控制方法进行了比较，发现电流模式控制是电压模式控制的一种特例，直接控制变流器的输出电压更一般。进一步提出并联型有源电力滤波器控制方法的统一描述，分析了控制方法有效的必要条件，并系统化地推导出几种新型控制方法。仿真和实验证明了新控制方法的有效性。     

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。     

改进型混合级联多电平有源电力滤波器的研究

针对高压有源电力滤波器,为了减小有功损耗且提高补偿性能,提出一种改进型混合级联多电平拓扑结构,等效为电压源与电流源相串联。电压源由混合级联27电平变换器构成,其输出电压的基波分量与高压配电网电压相抵消,从而为电流源的运行提供了很低的电压环境。电流源由PWM变换器构成,其额定功率很小,IGBT开关频率较高,从而使得有源电力滤波器具有极好的补偿性能。有源电力滤波器的主要功率由开关频率50/60 Hz的方波变换器输出,从而使得有源电力滤波器的总损耗很小。理论分析与仿真结果证明了该新型拓扑结构的有效性。     

UPQC完全解耦直接控制策略

针对现有的基于同步旋转坐标系dq0的统一电能质量调节器(UPQC)模型中存在双环强耦合特性,在推导了αβ变换和dq0变换之间存在对偶变换关系的基础上,证明了上述耦合问题属于αβ和dq0之间对偶变换关系中的特例,可通过增加1次从dq到αβ的变换实现完全解耦.解耦后的模型可以极大简化控制过程和参数的设计.在此基础上提出了基于两相同步旋转dq坐标系的UPQC完全解耦的新型直接控制策略,该策略中串联有源电力滤波器部分控制设计为受控电流源,使得电网电流被控为正序基波电流;而并联有源电力滤波器被控制为受控电压源,使得负载侧的电压被控为标准正序基波电压.大量EMTDC/PSCAD仿真表明,通过增加1次αβ变换,使得dq两相中的各交叉耦合量实现了完全解耦,控制过程变得更加简捷,也有利于UPQC的参数计算和设定.     

基于自适应智能控制的混合有源电力滤波器复合控制

在考虑了有源滤波器的输出滤波器的基础上，建立了并联混合型有源电力滤波器的电气模型，提出了一种基于自适应智能控制的混合有源电力滤波器复合控制方案。其中对谐波电流比例系数采用神经元自适应PID控制算法，根据电网参数的变化自动调节PID控制器的参数：对谐波电压比例系数则采用基于自适应神经网络的解耦控制，仿真和工程应用都表明采用这种复合控制混合有源电力滤波器能达到较好的滤波效果。     

并联型有源电力滤波器直流电容电压的控制

控制有源电力滤波器(APF)直流侧电压为适当值是保证其具有良好补偿性能的一个重要因素,以并联型有源电力滤波器交流和直流侧瞬时功率平衡为基础,对并联型有源电力滤波器直流电容平均电压与脉动电压的变化规律进行研究,分析了它们对并联型有源电力滤波器性能的影响。为了克服这种影响,提出了在补偿电流中注入基波有功电流和增大直流侧电容量控制直流电压稳定的一种方法。仿真结果验证了所提出方法的正确性和有效性。     

并联型有源电力滤波器直流电容电压的控制

控制有源电力滤波器(APF)直流侧电压为适当值是保证其具有良好补偿性能的一个重要因素,以并联型有源电力滤波器交流和直流侧瞬时功率平衡为基础,对并联型有源电力滤波器直流电容平均电压与脉动电压的变化规律进行研究,分析了它们对并联型有源电力滤波器性能的影响。为了克服这种影响,提出了在补偿电流中注入基波有功电流和增大直流侧电容量控制直流电压稳定的一种方法。仿真结果验证了所提出方法的正确性和有效性。     

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。     

适用于双馈风电系统的九开关型统一电能质量调节器

为减小电压谐波、电压跌落与骤升、电压不平衡等电能质量问题对双馈感应发电机(DFIG)风电系统的影响,在对多种统一电能质量调节器(UPQC)拓扑结构研究对比和九开关变换器建模分析的基础上,提出一种应用于双馈风电系统的九开关型UPQC方案。在对UPQC电压、电流补偿单元运算电路建模的基础上,设计相应的控制策略。按照电网工况,设定谐波电流补偿、轻度电压补偿、重度电压补偿3种工作模式,优化UPQC运行方案。仿真与实验结果表明,九开关型UPQC可以有效治理电压、电流谐波,消除电压偏差与相位跳变,提高DFIG机端电能质量,使机组可以在多种故障电压工况下实现柔性故障穿越。     

基于二次线性调节器的统一电能质量控制器

在分析统一电能质量控制器系统结构和工作原理的基础上，根据UPQC的补偿目标，通过建立其状态空间模型，提出了基于二次线性最优控制的开关控制策略来跟踪电压和电流的指定值。电压和电流的基波分量采用全波移动均值提取傅里叶级数基波序分量的方法得到。利用所提方法对负载电流及电网电压畸变进行了计算机仿真，结果证明了所提方法的正确性。     

一种基于新型控制策略的统一电能质量控制器

提出一种新型的统一电能质量控制器UPQC(Unified Power Quality Controller)控制策略：串联有源滤波器作为电流源,直接控制电网流入的电流为基频同步正弦电流;并联有源滤波器作为电压源．直接控制负载电压为标准基频同步电压;不必计算电压和电流的补偿量,只需锁定电网电压相位,利用能量平衡实现电流幅值的自动调节。目标电压幅值恒定,省去了繁琐计算,简化了电路。介绍了UPQC的结构原理、控制原理以及控制器的实现。最后通过仿真试验验证了该控制策略的有效性。     

Management of reactive power sharing & power quality improvement with SRF-PAC based UPQC under unbalanced source voltage condition

This paper is proposed to establish a new control algorithm for UPQC (unified power quality conditioner) to improve power quality and manage effectively equal reactive power sharing between shunt and series inverter of UPQC under unbalanced source voltage condition. The extraction of instantaneous power angle for reactive power sharing faces difficulty with unbalanced source voltage condition. This paper presents a new SRF (synchronous reference frame) based PAC (power angle control) method using decoupled load current parameters for efficient utilization and coordination of UPQC inverters. The proposed controller contributes in improvement of source current and load voltage harmonic profile, provides efficient way of load reactive power compensation and load voltage compensation for sag, swell and unbalanced condition. Effect of source voltage variations in the form of sag, swell or unbalancing on variable power angle estimation and reactive power calculations are also validated through a mathematical analysis. SRF based PAC control approach and PAC based UVT (unit vector template) control approach is adapted for estimating the reference signals of shunt and series inverter respectively and thus reducing the need of extra computation. The simulation and experimental analysis is carried out using Matlab/Simulink software package for computer simulation and a dSPACE based experimental setup for real time verifications.     

A unified power quality conditioner (UPQC) for simultaneous voltage and current compensation

The paper discusses the topology and control of a unified power quality conditioner (UPQC) that can be used simultaneously in voltage or current control mode in a power distribution system. In the voltage control mode, the UPQC can force the voltage of a distribution bus to be balanced sinusoids. At the same time it can also perform load compensation resulting in the drawing of balanced sinusoidal currents from the distribution system bus in the current control mode. Both these objectives are achieved irrespective of unbalance and harmonic distortions in load currents or source voltages. We shall discuss a suitable UPQC structure that allows the tracking of reference current and voltage generated to meet the objective stated above. The reference generation scheme along with the switching control scheme is presented in detail. Extensive results of digital computer simulation studies are presented to validate the proposed structure and control.     

综合电能质量控制器

提出了一种新型的综合电能质量控制器（UPQC）。该控制器能满足大容量综合补偿的要求。该控制器由晶闸管投切的电容器组、串联有源电力滤波器和并联有源电力滤波器组成。并联电容器组补偿系统无功，并联滤波器补偿负序电流和谐波电流，串联滤波器补偿谐波电压和不对称电压。文中建立了仿真模型以检验UPQC的补偿效果。仿真结果表明，UPQC的补偿效果是比较理想的。     

统一电能质量调节器的谐波检测与补偿策略研究

统一电能质量调节器(UPQC)将串联有源滤波器和并联有源滤波器结合起来,能够同时从整体上补偿系统电流和电压,具备综合的电能质量调节功能。采用dq0谐波检测法作为UPQC的检测方法,并采用空间电压矢量SVPWM作为UPQC串联侧补偿方法,在并联侧引入自抗扰控制器ADRC,将负载电流和电网电压等系统内外部模型不确定性统一视为控制器的未知干扰,通过扩张状态观测器来估计,利用非线性反馈控制律进行补偿。此法不需要精确地测量谐波,并且能很好地适应对于不同的负荷。最后在MATLAB的Simulink软件平台上进行仿真实验,结果表明了本文所采用的检测和补偿方法的正确性和有效性。     

三相四线统一电能质量调节器的控制策略

针对电网输入电压的不平衡、非正弦及负载的不平衡、非线性特性，提出了一种基于三相静止坐标系下的三相四线统一电能质量调节器（UPQC）的协调控制策略。该策略将UPQC的串联变流器控制为基波正弦电流源，而并联变流器控制为基波正弦电压源，从而实现了三相四线UPQC对电能质量的综合控制能力，既改善了电网侧的电能质量问题，实现了电网输入电流的正弦及单位输入功率因数，也改善了负载侧的电能质量问题，实现了负载电压的平衡、额定及正弦。10 kVA系统实验装置的实验结果表明了该控制策略的有效性。     

基于简化p-q-r理论的统一电能质量调节器控制策略

阐述了p-q-r瞬时功率理论的原理，提出一种特殊情况下的简化p-q-r理论，基于这一理论，提出一种统一电能质量调节器(unified power quality conditioner, UPQC)的综合控制策略，此策略综合了通常的直接控制策略和间接控制策略的特点。重点介绍了补偿电流及补偿电压的计算方法，详细分析了控制策略的原理，推导出p-q-r坐标下的相关运算公式，给出了在该坐标轴上的详细控制框图。仿真结果显示，将采用这种控制策略的UPQC用于补偿三相四线非线性及不平衡系统，可以实现对负载谐波、无功及中线电流较好的补偿，使负载获得额定端电压，同时提高电源侧功率因数，表明这种控制策略是可行、有效的。