三相APF直流侧电压滑模自抗扰控制方法

有源电力滤波器(APF)是一种有效地补偿谐波的电力电子装置,而直流侧电压控制是其重要技术之一.APF直流侧电压自抗扰控制方法需要整定的参数过多,且响应速度较低.针对此缺点,将该方法的跟踪微分器与扩张状态观测器分别进行线性化处理,并将滑模控制切换函数的设计方法引入非线性状态误差反馈控制率,从而提出了一种APF直流侧电压滑模自抗扰控制方法.仿真结果和实验结果表明:相对于APF直流侧电压自抗扰控制方法,所提控制方法的直流侧电压响应时间明显更短,电源电流更接近正弦电流且总谐波畸变率(THD)明显更小.     

采用模型预测控制的APF谐波电流补偿的研究

由于有源电力滤波器(APF)传统的电流补偿方式存在谐波电流跟踪控制精度低、实时性差等问题,给出了一种基于模型预测控制(MPC)的优化闭环控制算法,根据过程的历史信息预测将来的输出建立模型,依据预测控制的预测模型、反馈校正和滚动优化等环节实现对APF谐波电流的预测控制。搭建10 kVA并联型APF的实验样机并结合Matlab仿真实验对谐波补偿进行了研究。实验结果表明,采用MPC的谐波电流控制方法能有效降低电流畸变率,抑制谐波电流,谐波电流分量较补偿前降低10倍左右,电流总谐波畸变率(THD)从原来的29%降低到3%,从而验证了MPC算法具有较高的电流跟踪控制精度。     

多重采样在APF数字控制中的应用研究

有源电力滤波器(APF)控制器的主要功能是跟踪谐波电流指令,对控制器的稳态误差在较大频率范围内都有很高的要求.通常在采用数字控制的系统中,提高采样频率有助于提高系统的性能,采样频率越高,离散控制器与模拟控制器的性能越接近.多重采样在提高采样频率的同时,并不要求提高载波频率和开关频率,可以应用在高带宽场合.实验结果表明,采用多重采样后,相比于传统采样方式,APF的补偿性能有了明显提高.     

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.     

预测电流控制在三电平三相四桥臂有源电力滤波器中的应用

分析三电平三相四桥臂有源电力滤波器(APF)的主电路拓扑结构。在建立数学模型的基础上,提出了应用预测电流控制策略对其进行控制,利用当前采样时刻的状态信息,预测下一个采样周期补偿电流,并计算确定三电平四桥臂APF各开关器件的开通/关断脉冲产生所需的补偿电流,达到跟踪指令电流的目的。仿真结果表明,采用该控制策略可有效补偿系统的三相谐波电流和中线电流,并能很好控制直流侧两电容电压的平衡,在三相四线制系统中具有良好的应用前景。     

有源电力滤波器的改进无差拍控制方法

采用一种改进的无差拍控制器作为有源电力滤波器(APF)的电流跟踪控制器。在谐波电流变化速度较快时,传统无差拍控制器因其响应速度的限制,难以及时跟踪给定电流。针对谐波电流变化较快的情况,提出了一种电压增量修正算法,补偿输出电压增量;其次,针对可能存在的采样随机噪声,提出了一种电流校正算法,有利于抑制采样和数字处理过程中的随机噪声对电流跟踪性能的影响。最后,在实验室搭建了APF的实验平台,进行了相关实验,验证了所提控制方法的可行性。     

有源滤波器无差拍SVPWM控制策略的研究

为提高有源电力滤波器( APF)的电流跟踪控制性能,此处提出了一种基于电压空间矢量的无差拍控制方法,给出其控制策略,包括无差拍原理以及空间矢量脉宽调制(SVPWM)的算法模块,该方法可以消除采样、计算等带来的延时.这里对所采用的控制策略在EMTDC/PSCAD中进行了仿真验证,并在由数字电路控制的APF装置上进行了实验...     

dSPACE控制的三相四线有源电力滤波器

采用基于dSPACE控制的三相四线有源电力滤波器实现电网谐波的集中抑制方案.提出基于dSPACE的实时仿真,实现对有源电力滤波器(APF)的电流电压采样,补偿电流基准的检测计算,以及高性能的恒频滞环电流控制和直流侧电压的PI稳压调节,提高APF控制算法以及参数调试的效率.基于MATLAB的仿真和基于dSPACE的实验结果证明,采用新型检测算法和控制的三相四线有源滤波器能对电网电流进行集中净化,具有良好的补偿效果,证实了基于dSPACE控制的APF的可行性和正确性.     

一种简单的预测电流控制新方法

为提高有源电力滤波器(APF)的电流跟踪性能,提出一种简单的预测电流控制新方法。该方法在当前采样时刻预测下一采样时刻参考电流值,计算出APF在下一采样时刻输出端参考电压值,再利用电压空间矢量调制得出控制开关信号,以达到电流跟踪控制目的。稳态时,利用前一周期存储的参考电流历史数据预测下一采样时刻参考电流值;暂态时,利用二阶外推插值法得到下一采样时刻参考电流值。该控制方法可以消除采样、计算等带来的延时,有效降低开关频率波动范围,具有电压利用率高、开关损耗小、动态响应快的优点。仿真与实验结果证明了该方法的正确性和可行性。     

电流采样前移三电平有源电力滤波器的设计

文中分别对传统的有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)和PWM(Pulse-Width Modulation)整流器结构和原理进行研究,分析了它们基本功能、主电路拓扑结构、控制特性及策略的异同。根据二者的相似性对PWM整流器的拓扑结构加以转换和改进,使其衍生出具有有源电力滤波器的功能和特性。该有源电力滤波器不需要对负载的电流进行采样,而是将电流采样点前移到网侧,并通过相应的空间矢量算法以保证网侧具有较理想的电流。所得结论经过Matlab/Simulink仿真后,证实该有源电力滤波器结构的有效性。     

基于隔离小生境粒子群算法的APF优化配置

随着非线性负载的广泛应用,传统负荷端分散的谐波治理方式弊端渐显。以中小型电网中有源电力滤波器的集中补偿配置为目标,设计一种基于隔离小生境粒子群算法的APF优化配置方法。建立了有源电力滤波器的优化配置数学模型,以节点电压畸变率均方根为目标函数,并使用罚函数处理约束条件。改进后的粒子群算法兼顾全局与局部寻优能力,避免陷入局部最优点。在阐述所提优化配置方法流程的基础上,IEEE算例分析表明该配置方法可以同时进行APF位置和容量的寻优,治理后系统各节点总谐波电压畸变率小于4%,谐波附加损耗降低90%以上,实现对单、多谐波源系统电能质量的有效治理。     

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。     

一种新型的并联有源滤波器非线性解耦控制方法的研究

以谐波治理为研究目的,针对有源滤波器模型是存在强耦合、非线性、结构复杂的系统的问题,提出一种利用微分几何方法建立了三相并联型有源电力滤波器的仿射非线性模型,使谐波电流与直流侧电压实现解耦,且可以独立地对其分别控制。同时提出了当负载发生变化存在迟滞的动态补偿方法,该方法可以很好地补偿谐波,改善功率因数,提高电网的利用率。在控制方法上利用仿射模型线性化后控制主电路,与常见控制算法对比,发现总谐波畸变率(THD)明显降低。最后,利用matlab2010b平台仿真证明了整体思路的正确性和有效性,为实现有源滤波器装置提供了可行性分析。     

模块化并联有源电力滤波器

针对大容量非线性负载的谐波抑制问题,依据模块化技术、N 1冗余技术以及非线性环节稳定性理论,提出了一种模块化并联有源电力滤波器,研究了模块化结构、N 1冗余控制、负载电流检测方案以及并联均流策略,对多模块并联系统进行了建模和稳定性研究,设计并实现了基于两台有源电力滤波器模块的并联补偿系统.实验证明,模块化并联补偿方案是可行性的,每台有源电力滤波器模块的输出电流相等,并联补偿系统可以将典型(电流源型)谐波源的网侧电流畸变率降低到补偿前的1/5以下.     

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。     

基于交流调功电路的有源滤波器PI-PR-重复前馈控制算法

文中分析了带冲击性负荷的交流调功电路电流的周期特性和突变特性,为克服上述负载在突变时精准快速跟踪并控制有源滤波器输出电流快速变化的难题,对有源滤波器传统的PI控制算法进行改进,引入重复控制的思想,并根据交流调功电路谐波分布的特点,提出了一种改进的有源滤波器PI-PR-重复前馈控制算法,其中PR控制部分抑制低于工频的分数...     

基于i_p、i_q算法的谐波电流检测的仿真

介绍了目前应用广泛的基于瞬时无功功率理论的ip、iq算法原理、算法单个矩阵模块Simulink仿真模型的搭建过程和谐波电流检测仿真系统。选择不同的二阶低通滤波器(LPF)的截止频率,得出不同的滤波效果。结合有源电力滤波器(APF)的实时性和准确性,选择最佳截止频率,给出了滤波后的单相电流波形谐波畸变分析,对实现实际电路的滤波有较好的参考作用。     

Uncertainties in compliance with harmonic current distortion limitsin electric power systems

The recent widespread use of static power converters has brought about the need to set limits on harmonic distortion to avoid noise and interaction problems in the power system. The harmonic distortion of any repetitive voltage or current waveform is typically described by the quantity total harmonic distortion (THD). Proposals have been made to limit harmonic currents in power systems using the total harmonic distortion of the current as the criterion. This criterion, although it may be necessary, can be ambiguous and lead to compliance uncertainties. A discussion is presented on several of the practical problems by applying total harmonic current distortion limits to industrial and commercial power systems     

A novel robust current control approach using adaptive line enhancer for three‐phase current‐source active power filter

An effective system control method is presented for applying a three‐phase current‐source PWM converter with a deadbeat controller to active power filters (APFs). In the shunt‐type configuration, the APF is controlled such that the current drawn by the APF from the utility is equal to the current harmonics and reactive current required for the load. To attain the time‐optimal response of the APF supply current, a two‐dimensional deadbeat control scheme is applied to APF current control. Furthermore, in order to cancel both the delay in the two‐dimensional deadbeat control scheme and the delay in DSP control strategy, an Adaptive Line Enhancer (ALE) is introduced in order to predict the desired value three sampling periods ahead. ALE has another function of bringing robustness to the deadbeat control system. Due to the ALE, settling time is made short in a transient state. On the other hand, total harmonic distortion (THD) of source currents can be minimized compared to the case where ideal identification of the controlled system can be made. The experimental results obtained from the DSP‐based APF are also reported. The compensating ability of this APF is very high in accuracy and responsiveness although the modulation frequency is rather low. © 2004 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 150(1): 50–61, 2005; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20014     

单相并联型有源电力滤波器电流复合控制

为提高单相并联型有源电力滤波器(Active Power Filters,简称APF)的补偿精度,提出了一种静止坐标系下PI和重复并联运行的电流复合控制策略,其中PI控制主要保证系统的动态性能,基于内模原理的重复控制可以显著提高APF输出电流对负载谐波电流的跟踪精度。对单相APF中的复合控制策略参数进行了设计,理论研究和实验结果表明复合控制策略可以有效提高单相APF的滤波性能,总谐波畸变率降低到3.8%,达到谐波补偿的国家标准。