无源性控制在有源电力滤波器中的应用

线路或负载参数未知可能会导致有源滤波器系统失稳. 为解决系统的稳定性问题, 将无源性控制应用于有源电力滤波器来保证系统的稳定性. 将有源滤波器和非线性负载视为一个整体. 对负载进行诺顿等效, 把负载电压和电源电流作为状态变量, 把补偿电流作为控制变量, 建立系统在dq轴上的模型. 获得系统的控制律也就获得了补偿电流的给定值. 验证系统满足无源性条件之后, 再利用无源性控制方法获得系统的控制律. 虽然算法在理论上比较复杂, 但是实现上相当简单. 在仿真中, 对比了容性负载, 感性负载以及变动负载情况下的控制     

并联型有源电力滤波器的无源性控制

将无源性控制应用于并联型有源电力滤波器,对有源电力滤波器电路进行简化等效．把负载电压和电源电流作为状态变量,把补偿电流作为控制变量,通过坐标变换建立有源电力滤波器的数学模型,通过无源性理论获得简单而容易实现的控制律．仿真结果表明系统具有良好的稳定性和鲁棒性。     

基于Lyapunov函数的混合型有源电力滤波器控制策略

为了提高有源电力滤波器(APF)的谐波电流补偿性能,降低装置的成本,本文研究了一种无源滤波支路与APF串联的混合型有源电力滤波器(HAPF),该结构允许选取较小的直流母线电压,有源部分的功率等级大大降低.在建立了包括无源和有源部分数学模型的基础上,构造了系统的一个Lyapunov函数,通过选取适当的控制律,使得其导函数负定,从而保证系统对谐波参考电流的稳定跟踪.从鲁棒性和跟踪性能的角度出发,推导并给出了控制增益的选取范围和优化目标.外层直流侧电压控制环采用了自抗扰比例积分(ADR–PI)控制,增强了抵抗负载扰动的能力.最后,通过仿真分析和实验验证了所提方法的可行性和优越性.     

并联型有源电力滤波器(APF)的仿真模型

对并联型有源电力滤波器系统的电路结构、控制方法、工作原理、系统特性进行了分析和探讨，并利用Matlab中的电力系统仿真工具箱对其进行了建模和仿真。并联型有源电力滤波器适用于多种负载条件下的谐波和无功补偿，尤其是能应用于电源电流畸变和不平衡条件下。稳态仿真结果表明，该方案具有很好的谐波补偿效果、并且具有通用性。有源电力滤波器是一种满足谐波标准要求、且能很好地解决谐波问题的装置。     

注入式混合型有源电力滤波装置研究

注入式混合型有源电力滤波器是一种能够补偿一定容量的无功、同时滤除电网谐波电流的新型滤波装置。无源支路在补偿无功功率的同时还可以滤除因非线性负载产生的特征谐波电流，为了抑制无源支路跟电网等效电感产生的谐振现象以厦改善无源滤波器的滤波性能，系统中采用谐振注入式有源滤波拓扑。在分析基本工作原理厦控制艇略的基础上，对该新型滤波装置装置的稳定补偿性进行深入的研究。仿真和实验结果表明该装置具有良好的穗态补偿特性，并且可以较好的抑制无源滤波器与电网阻抗之间的串并联谐振。     

基于神经网络的单相有源滤波器

有源滤渡器的控制是一个典型的非线性控制过程．非常适合用神经网络来实现．本文提出了一种应用于有源滤波器系统的神经网络控制器，神经网络控制器的输入是负载电流和补偿电流。输出是开关控制信号甩于控制有源滤波器产生补偿电流来抵消非线性负载的畸变电流。基于MATLAB/SIMULINK平台．建立了单相有源滤波器仿真模型．仿真结果表明所提出的神经网络控制器的有效性。     

三电平并联型有源电力滤波器的无差拍控制研究

介绍了基于开关函数的三电平并联型有源电力滤波器工作原理,建立了该种有源电力滤波器的数学模型,并提出一种三电平并联型有源电力滤波器的无差拍控制方案。该方案采用ipiq法检测谐波电流,根据当前采样时刻得到的负载电流和补偿电流值预测出下一采样时刻的电流参考值,并计算出有源电力滤波器在下一个采样时刻的输出电压参考值,最后采用电压空间矢量算法得出桥臂开关信号,从而达到电流跟踪控制的目的。仿真结果表明,采用该方案的三电平并联型有源电力滤波器能够很好地对检测电流进行跟踪控制,有效抑制了谐波,且具有良好的动态响应效果。     

基于预测函数模型的APF补偿电流控制研究

为了有效地改善电网电流中因接入非线性负载所引入的谐波分量和削弱控制系统的延时特点,提出了一种基于预测函数模型的有源电力滤波器(APF)补偿电流控制方法,由当前时刻采样数据和最近历史时刻的数据进行构建预测函数模型,实现了有源滤波器谐波补偿电流的预测控制.仿真结果表明:该控制方法不仅对负载电流有精确的预测能力,且对系统电流中谐波电流具有较好的抑制效果和补偿精度.     

APF的谐波电流补偿控制策略研究

用电负荷类型的增多及电力电子器件的广泛应用,使得电路中的非线性负载越来越多。这就造成了电网中产生了大量谐波源和功率损耗,给人们生产生活带来了很多的不便。为了更有效地解决电网中的谐波问题,提出了通过采用有源电力滤波器来补偿谐波电流的控制策略。该控制策略基于d-q坐标系,对谐波电流进行检测。采用PI-重复控制方法来实现无静差指定次谐波补偿,以消除谐波电流。将该控制方法与传统的PI控制进行比较,并分析了PI-重复控制方法的动态性能及稳态性能。仿真结果对比证明了PI-重复控制能很好地对谐波电流进行抑制。PI-重复控制作为一种便捷的控制策略,对谐波具有明显的消除作用,能很好地应用到生产、生活中。     

基于DSP的三相四线制有源滤波器的研究

针对配电网三相四线制系统的谐波、零线抑制以及有源电力滤波器补偿的实时性问题,提出了双DSP控制的三相四桥臂有源电力滤波器方案。主电路采用三相四桥臂结构的逆变器,由其产生的补偿电流与负载的有害电流分量大小相等,方向相反,从而使经该滤波器补偿后,电源电流的谐波和零线电流得到很好的抑制。数字控制方面主要由两片TMS320F2812DSP芯片完成。一片DSP主要负责信号数据采集;另一片DSP主要负责指令电流的运算。这样可以大大提高系统的运行速度,保证了有源电力滤波器补偿的实时性。本文介绍了三相四桥臂有源电力滤波器的数学模型、工作原理、检测和控制方式,并对系统的硬件构成和软件主程序流程作了阐述。通过MATLAB软件仿真验证了此方案的可行性。     

基于ELM优化PI+重复控制策略在APF中的应用研究

针对传统有源电力滤波器(APF)难以适应非线性负载高电压大功率电网环境且PI参数调整缓慢的问题,基于模块化多电平换流器(MMC)的APF结构,提出一种采用极限学习机(ELM)优化电流内环PI+重复控制策略。构建基于5电平MMC拓扑结构的APF仿真模型及实验平台。仿真研究结果表明,优化后的控制策略所得负载电流THD较传统PI控制减少4.99个百分点,较PI+重复控制减少3.12个百分点。实验结果表明,补偿后的电流谐波含量较补偿前降低22.77个百分点,优化后的控制策略大大提高了系统的响应速度及补偿精度。     

Advantages of the passivity based control in dynamic voltage restorers for power quality improvement

A better and feasible control strategy for dynamic voltage restorers (DVR) is presented in this paper: the passivity based control (PBC) allows a better compensation performance under transient and steady state operating conditions, and provides tracking with zero error of any reference for linear and nonlinear loads. The closed-loop source-DVR-PBC-load system is asymptotically stable at all operating points, with practically very slight constraints; its transient response is faster than with classical controllers, and does not present overshoots. These characteristics do not depend on source voltage disturbances, the kind of load, or parameter variations. The PBC uses less digital operations than the PI, and does not require dq transformations.     

Nonlinear disturbance attenuation control for four-leg active power filter based on voltage source inverter

Active power filter （APF） based on voltage source inverter （VSI） is one of the important measures for handling the power quality problem. Mathematically, the APF model in a power grid is a typical nonlinear one. The idea of passivity is a powerful tool to study the stabilization of such a nonlinear system. In this paper, a state-space model of the four-leg APF is derived, based on which a new H-infinity controller for current tracking is proposed from the passivity point of view. It can achieve not only asymptotic tracking, but also disturbance attenuation in the sense of L2-gain. Subsequently, a sufficient condition to guarantee the boundedness and desired mean of the DC voltage is also given. This straightforward condition is consistent with the power-balancing law of electrical circuits. Simulations performed on PSCAD platform verify the validity of the new approach.     

Nonlinear disturbance attenuation control for four-leg active power filter based on voltage source inverter

Active power filter (APF) based on voltage source inverter VSI is one of the important measures for handling the power quality problem. Mathematically, the APF model in a power grid is a typical nonlinear one. The idea of passivity is a powerful tool to study the stabilization of such a nonlinear system. In this paper, a state-space model of the four-leg APF is derived, based on which a new H-infinity controller for current tracking is proposed from the passivity point of view. It can achieve not only asymptotic tracking, but also disturbance attenuation in the sense of L2-gain. Subsequently, a sufficient condition to guarantee the boundedness and desired mean of the DC voltage is also given. This straightforward condition is consistent with the power-balancing law of electrical circuits. Simulations performed on PSCAD platform verify the validity of the new approach.     

航空串联式有源电力滤波器的仿真研究

提高航空交流电网供电品质,对于确保飞机安全具有重要意义.有源电力滤波器(APF)因其谐波补偿动态性能好,成为治理谐波污染的一种有效装置.分析了串联式有源电力滤波器(SAPF)谐波补偿的基本原理,着重介绍了基于瞬时无功功率理论的谐波电压检测方法.在Matlab/Simulik环境下,基于瞬时无功功率理论的ip-iq谐波检测方法,采用直流电压、补偿电流的双闭环控制结构,建立了SAPF系统仿真模型,包括三相400 Hz飞机电源、非线性电压负载、谐波检测以及补偿跟踪电路等模型.实验结果表明SAPF实现了对负载谐波的显著抑制,证明了SAPF应用于航空电网谐波治理是可行的.     

FCS-MPC在HAPF无功补偿控制中抑制谐振的研究

针对有源滤波器(APF)在无功补偿过程出现谐振的问题,为提高动态无功补偿中使用的控制算法的动态响应能力,提出一种新的基于有限控制集模型预测控制(FCS-MPC)的动态无功补偿策略.该策略是基于LCL滤波器方程的模型来预测系统状态并优化控制,同时采用多变量结构控制和自适应陷波滤波器来抑制共振,跟踪负载无功功率的波动和突变,提升HAPF的动态响应能力.并通过仿真和实际结果证明了FCS-MPC在HAPF无功控制中的可行性,设备的动态响应明显提高.结果 表明,FCS-MPC在HAPF无功控制中可以快速跟踪负载无功功率变化,有效抑制APF中出现的谐振且系统的动态响应能力明显提升.     

A novel harmonic-free power factor corrector based on T-type APF with adaptive linear neural network (ADALINE) control

A novel harmonic-free power factor correction (PFC) topology based on T-type active power filter (APF) is proposed in this paper. The proposed system has better stability characteristics compared to conventional shunt APF topologies and it is a natural filter for the non-linear load harmonic disturbances. The tuned passive filters are connected at the ac-side of the rectifier load, which are designed to provide fundamental reactive power compensation and eliminate majority of load harmonics in order to minimize the power rating and heat dissipation of the voltage source inverter (VSI). The control scheme is based on a decoupled state-space equations of the T-type APF using separate proportional-integral controllers in d-axis and q-axis of rotating reference frame synchronized with grid voltages, respectively. The fundamental components of load-side currents are feed-forwarded in the current control loop using two groups of synchronous frame adaptive linear neural networks (ADALINEs) to ensure a fast dynamic response. A proportional-integral controller is adopted in the outer voltage loop for balancing the active power flow of the dc-side capacitor of the VSI. The proposed power factor corrector topology is studied analytically and by simulation under various scenarios using Matlab/Simulink. The validity and effectiveness of the proposed topology as well as its control schemes are substantially confirmed by the simulation results.