H桥级联型APF直流侧电压平衡三级控制

H桥级联型有源电力滤波器能够稳定工作的前提是各个直流侧电容电压均衡。由于各H桥单元的差异等原因,直流侧电压的不平衡不仅影响APF的谐波电流补偿效果,而且影响其安全运行。针对级联APF与电网之间的功率交换模型和补偿谐波电流的特征,通过控制APF输出五次零序电压来实现三相之间电压均衡、输出基波正序有功电流实现全局稳压。通过在相内每个H桥交流侧叠加有功电压矢量实现相内电压均衡,最终实现每一个直流母线电压的均衡稳定。同时H桥级联APF补偿谐波电流,降低网侧电流畸变率,低压环境下的仿真和实验结果验证了控制策略的有效性,为级联APF向更高电压等级场合的应用提供了基础。     

中压级联APF直流侧电压平衡控制策略

基于H桥级联多电平APF是目前中压领域治理谐波和补偿无功的最佳方案之一,而如何保持直流侧电压平衡的问题却成为其应用在中压场合的一个难点。为此,该文建立了中压级联APF的数学模型和详细推导了他的波动过程,并提出了一种分层控制电压均衡的新方法。上层稳压控制通过结合改进的ip-iq算法,并根据自适应PI参数实时地调节有功电流指令,进而稳定输出各相总电压的平衡;下层均压控制则在主调制波基础上补偿一个基于标幺化电流的调制波微调量,从而实现每相各单元电压均衡。同时该装置不仅提高了谐波电流检测精度和响应速度,且较好地实现了APF电流跟踪和无功补偿的目的。最后仿真和实验结果表明该控制方法可有效地应用于中压APF领域。     

级联H桥有源电力滤波器直流电压控制策略研究

采用级联H桥结构的有源电力滤波器是治理中压电网电流谐波的理想方案之一,其中,级联H桥有源电力滤波器直流电容电压的稳定控制是关键点。在分析直流电容电压波动的基础上,提出级联H桥有源电力滤波器直流电压控制策略。这一策略通过控制基波正序有功电流,使总电压稳定;通过微调相输出电流,调节相间有功分布,控制相间均压;通过在每个子单元逆变电压上叠加一个与基波补偿电流方向有关的电压矢量,实现相内均压。根据有源电力滤波器的特点,使控制装置输出一个稳定的基波正序无功电流,用以提高相内均压的控制效果。在低压实验平台上搭建两级级联单元,验证级联H桥有源电力滤波器直流电压控制策略的有效性,为后续高压试验及中高压应用提供理论基础。     

一种新的基于瞬时无功功率理论的谐波电流检测算法

有源电力滤波器如果要同时补偿谐波及无功电流,能精确检测基波有功电流极为重要.针对传统ip-iq算法在三相电压不对称时,基波有功电流和无功电流的检测存在误差,提出了一种新的谐波电流检测算法,用α相正序基波电压eα来代替传统ip-iq算法中的锁相环单元,并对这两种算法进行仿真研究,结果表明在三相电压不对称时,仍能精确、快速、实时地检测基波有功和无功电流,值得应用推广.     

网压不对称H桥级联APF直流侧电压的控制

H桥级联的拓扑结构存在直流侧电容电压不平衡的问题,特别是在网压不对称的工况下,不平衡尤为严重,影响到系统的正常运行。针对级联H桥拓扑存在的直流侧电压不平衡问题,提出一种总体、相间和相内三层电压控制策略。通过建立并分析级联H桥APF功率交换模型,找到相间、相内直流侧电压不均衡的原因。通过基波有功电流保持总体电压的稳定;通过在交流侧加入负序电压实现了三相之间功率的重新分配以实现直流侧电压的平衡;在交流侧引入一个电压矢量以实现相内电压的均衡,使得装置可以在网压不平衡工况下正常运行。最后,通过仿真和实验验证了控制方法的正确性和有效性。     

基于两相级联H桥的三相有源电力滤波器的控制与调制

针对三相三线制电力系统仅要求补偿谐波电流时,传统的基于三相级联H 桥的三相有源电力滤波器（APF）成本较高的问题,提出了一种基于两相级联 H 桥的三相 APF 拓扑结构。省去了传统三相级联 H 桥中任一相桥臂的 H 桥,不仅不影响补偿效果,而且能达到降低成本的目的。同时直流侧电压采用分层控制,谐波检测采用id-iq 电流检测策略。最后,通过搭建 PSCAD／EMTDC 仿真平台并验证。仿真结果表明,新拓扑结构应用于补偿三相三线系统中的谐波电流是可行的。     

一种星接H桥级联型SVG直流侧电压均衡控制方法研究

对星接H桥级联型静止无功发生器(SVG)直流侧电压均衡控制进行了深入研究,建立了三层直流侧电压均衡控制系统。第一层为总直流侧电压控制,通过产生基波正序有功电流维持三相所有H桥模块直流侧电压之和恒定。第二层为三相之间均衡控制,通过在变流器指令电压中注入零序电压实现三相功率的再分配,从而实现三相均衡;在该方法中,通过对H桥级联型SVG的输出电压和输出电流产生的功率进行前馈,以达到快速地动态调节。第三层为每相内部各模块均衡控制,通过沿电流方向微调每相各模块指令电压,使各H桥模块吸收的功率重新分配,进而保证相内所有H桥模块直流侧电压值等于给定值。最后通过实验验证了该控制方法的正确性和可靠性。     

电源电流正弦化的降低APF容量控制策略

针对三相有源电力滤波器(APF)应用于电源畸变环境下降低容量问题,分析了APF的补偿目标,通过对电源电压进行基波正序分解,得到基波有功功率及基波无功功率,并得了APF的补偿电流,提出电源电压基波正序的电源电流正弦化补偿策略,在电源畸变条件下准确获取了补偿除基波有功功率和基波无功功率之外其他功率的补偿参考电流,减少了APF的总电流和自身损耗,实现APF容量降低。仿真结果验证了所提控制策略的正确性及有效性,对传统低压配电网络电力滤波改造提供了一定的参考。     

级联型H桥多电平变流器在有源电力滤波器中的应用

针对级联型H桥有源电力滤波器(APF)直流电压的不平衡,提出了改进的电压内、外环加电流环控制方法,实现直流电压的均衡控制。采用基于瞬时无功功率理论的ip-iq谐波检测法和CPS-SPWM调制技术,搭建了2级级联型APF模型。仿真结果表明,采取所提出控制策略的级联型H桥APF能够很好地补偿谐波电流,同时也能维持直流电压的平衡和稳定,从而验证了方法的正确性和可行性。     

单独注入式APF直流侧电压的稳定控制

有源电力滤波器(APF)的直流侧电容电压不稳定直接影响滤波装置的补偿性能.通过对单独注入式.APF的直流侧电容电压升高机理进行分析,得出了APF的能量交换中有功功率与无功功率的流动造成直流侧电压的波动,同时当逆变器开关损耗及输出滤波器内阻损耗小于回灌到APF直流侧的有功功率时,直流侧电压也会抬升的结论.一方面在注入电路参数设计中考虑了实际应用中要注意电网电压的冲击等情况,以保证逆变器中功率器件的安全运行;另一方面提出对直流侧电容电压进行模糊控制的方法,通过检测滤波器支路的基波电流,控制APF产生与基波电流方向相同或相反的基波电压,来实现主动地控制APF从电网吸收或向电网释放有功功率,从而提高了电容电压稳定性.     

基于级联多电平的有源滤波器直流侧电压平衡控制

为了减小电网中非线性负载带来的谐波电流对电网质量的影响,针对基于H桥的有源滤波器装置中直流电容电压问题,提出一种新的控制方法。将控制模块分成模块均值电压控制器和直流母线电压控制器两个部分,通过调节每个H桥之间的有功功率交换和有源滤波器同电网间有功功率的交换来实现直流电容电压的平衡控制。利用该方法对八个单元H桥级联的并联型有源滤波装置进行Matlab/Simulink仿真,并基于FPGA+DSP实验平台搭建了三单元H桥级联样机。仿真和实验结果表明,基于级联多电平的有源滤波器直流侧电压平衡控制方法是有效和实用的。     

APF二次脉动的指令电流放大效应及其影响

在有源电力滤波器(APF)的运用场合中,直流侧电压脉动问题非常普遍,而这种脉动问题主要以二次脉动为主。在对三相三线制非对称负载APF的研究中发现,直流侧的二次脉动会在一定程度上影响电压环,产生不必要的附加负序指令电流形成指令电流放大效应,使得APF发出的补偿电流中基波负序电流分量要大于实际非对称负载中的基波负序电流分量,进而造成网侧电流的不对称。而加入陷波器对直流侧二次脉动进行滤除后,可以有效的降低这种指令电流放大效应,使得网侧电流对称。通过仿真以及实验验证了观点的正确性。     

基于同步坐标的有源电力滤波器检测策略

针对有源电力滤波器(APF)谐波抑制效果在很大程度上取决于对电网中无功、谐波和负序电流快速而准确监测的问题,提出一种用于无功、谐波和负序电流检测的改进的同步参考坐标法.将采样得到的三相电网电压变换到α-β坐标系,由相关分量合成所得矢量就是电网正序基波分量和负序基波分量的叠加,进而得到理想的基波电压,可计算出cos θ、sin θ.所提出的方法通过对电网正序基波电压矢量的同步旋转跟踪,可以省去锁相环及三角函数的计算.采用Matlab软件仿真及实验模拟三相不平衡负载的检测,结果均证明了采用所提方法的APF具有良好的补偿性能.     

一种基于改进型ip-iq方法的有源滤波器

在瞬时无功功率理论的基础上,提出一种基于改进型ip-iq谐波电流检测方法的有源滤波器。改进型检测方法用简单的积分、延时加增益环节来代替传统ip-iq方法中的低通滤波器,将检测延时减少到1/6个电源周期。同时这种检测方法还可以推广到单相、三相4线电路和三相不平衡负载的场合中。电流跟踪控制采用滞环比较方式,实际补偿电流能够实时精确跟踪谐波指令电流。采用能量平衡原理实现了逆变器直流侧电压的控制。仿真结果表明,这种有源滤波器能够实时、有效地补偿系统的谐波和无功电流。     

补偿不平衡负载的HC-SVG相间电压平衡控制与直流电压取值分析

针对由中点钳位型(neutral-point clamped, NPC)功率单元和H桥级联型(cascade H-bridge, CHB)功率单元构成的混合级联型静止无功发生器(hybrid cascade static var generator, HC-SVG)在补偿不平衡负载时产生的CHB功率单元相间电压失衡问题,提出一种基于零序电压前馈的CHB功率单元相间电压平衡控制方法,并对零序电压注入后HC-SVG直流侧电压取值进行分析。首先,分析CHB功率单元承担基波电压分量与HC-SVG输出基波电压的关系。推导HC-SVG补偿不平衡负载时CHB功率单元相间电压平衡所需的零序电压,建立零序电压前馈控制。其次,基于零序电压与补偿电流的解析关系,讨论补偿电流不平衡度与HC-SVG直流侧电压取值之间的约束关系。以6 kV/3 Mvar装置为算例,进行直流侧电压的取值分析。并与星接CHB-SVG进行对比,揭示补偿不平衡负载时HC-SVG所需直流电压低的特点。仿真验证了相间电压平衡控制与直流电压取值分析的有效性。     

不平衡负载下并联有源电力滤波器的补偿性能

实际工业现场存在谐波、负序及无功等问题需予抑制以满足其他用户的用电要求,而有源电力滤波器(APF)是一种新型电力电子装置,除抑制谐波外,对于不平衡三相电路,还可同时抑制基波负序电流。为准确检测出不平衡负载的谐波与基波负序分量,APF的低通滤波器采用移动平均滑窗算法并在研制的66 kVA的APF基础上对不平衡三相电路进行了补偿。仿真和实验结果证明了所研制的APF可以快速、准确地检测出基波负序及各次谐波电流,补偿后的系统侧电流畸变率从28.5%降至2.79%,充分达到了谐波抑制的国际标准。     

容错型三相四开关有源电力滤波器及其控制策略

有源电力滤波器(APF)多基于三相六开关拓扑,为提高其运行可靠性,提出一种基于元件冗余的三相四开关容错型APF。针对三相六开关APF的故障判别,应用功率器件承受电压变化识别桥路开路故障;研究了基于谐波检测APF补偿算法与控制电源电流跟踪电网电压APF补偿算法的关系,指出容错型APF切换控制中更适合采用电源电流直接跟踪补偿算法;在三相四开关APF数学模型基础上,研究了直流母线中点偏移对三相四开关APF补偿性能的影响,提出一种直流中点电压差值前馈补偿方法。扩展了配置直流侧储能的情况下,容错型APF的有功调节实现方法;设计了APF容错控制切换策略和硬件实现的电流滞环跟踪控制电路,在建立的三相四开关APF平台上,实验验证了所提方法的有效性。     

三相四线制有源电力滤波器指定次数谐波控制策略

针对三相四线制低压配电网不平衡非线性负载的电能质量问题,提出采用矢量谐振控制器对电容分离型有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)进行指定次数谐波控制方案。在αβγ坐标系下对电容分离型APF进行建模,省去了在dq坐标系下的电流交叉解耦环节。比例谐振控制器应用在APF闭环控制系统时,存在各次谐振点附近谐振尖峰影响闭环控制系统稳定性和补偿精度的问题,采用矢量谐振控制器实现指定次数谐波跟踪控制,其分子零点与控制对象的极点抵消,实现控制系统降阶,提高了控制性能。仿真结果表明,所提控制方法在针对指定次数谐波补偿方面有着良好效果,其三相不平衡被抑制,直流侧电容电压得到均衡控制,证明了所提方法有效性。     

电网电压不平衡下星形级联H桥STATCOM的三相直流电压偏离控制策略

电网电压不平衡下,星形级联H桥STATCOM的三相直流电压通常被控制为相等。然而,为了应对电网的负序电压,三相调制波会变得不平衡。不平衡的调制波会减少STATCOM输出电压的阶梯数,同时还会使得三相直流电压的二次脉动不平衡,由此增加了输出电流的高频与低频的谐波含量。不仅如此,输出电流中还需要注入负序分量用来重新分配三相有功功率实现三相直流电压均衡,由此不利于电网的电能质量。为了提高电流的质量,在电网电压不平衡下将三相直流电压调节为不相等值,从而保证三相调制波的平衡且三相调制最大。基于这个思想,通过正负序分离,在满足电流平衡的前提下推导出三相直流电压参考值。同时,为了维持三相直流电压的稳定,推导了由三相直流电压偏差所产生的输出零序电压,由此分析STATCOM三相输入的功率流,发现由负序电压和零序电压产生的功率相互抵消,这就意味着STATCOM的三相直流电压可以自稳定,无需注入额外的负序电流用来实现三相直流电压稳定。最后,搭建400 V/±5 kvar的星形级联H桥STATCOM样机,验证了提出方法的可行性与有效性。