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。     

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。     

级联H桥APF软启动方式的研究

针对级联H桥多电平有源滤波器APF(active power filter)在投入电网启动过程直流侧电容电压上升对级联APF的冲击问题,在不改变级联拓扑结构的前提下,提出一种适用于级联APF的软启动方式。整个软启动过程包括预充电阶段、升压充电阶段和切除充电电阻阶段,可以有效地将级联APF的电容电压充电至设定值,不会对APF造成冲击。级联H桥七电平仿真和实验验证了所提方法的正确性和可行性。     

CPS-SPWM级联H桥APF直流侧电容设计

基于载波移相SPWM(CPS-SPWM)级联H桥的有源电力滤波器(APF)直流侧电容是其正常运行所必需的能量储存设备,该电容大小直接影响APF的谐波及无功补偿效果。这里在级联H桥APF主电路结构及CPSSPWM策略的基础上,建立单个H桥变流器的数学模型,结合开关函数的计算方法,通过分析调制信号、直流侧和交流侧电流三者之间的关系,从理论上推导出直流侧电流和电容电压在稳态下的数学表达式。由电容电压稳态时的脉动要求和直流侧电压控制的动态性能指标,给出直流侧电容参数的设计方法。最后,仿真和实验验证了该方法的可行性和有效性。     

载波调换调制技术在级联多电平SAPF中的应用

电容电压不平衡是影响级联H桥多电平并联有源电力滤波器(SAPF)安全可靠运行的关键问题。通过分析载波相移调制技术(CPS-SPWM)对直流侧电容电压的影响,提出了一种基于控制直流侧电容电压平衡的载波调换调制技术,确立了双电压环与电流环结合的三闭环SAPF控制策略。这种调制方式算法简单、易实现,能在较小开关频率下实现较好的补偿效果的同时,有效地解决级联H桥多电平SAPF直流侧电压平衡问题。仿真和实验证明,该载波调换调制技术是有效、实用的,能对直流侧电容电压平衡起到良好的控制效果。     

配电系统级联多电平有源电力滤波器仿真研究

笔者研究了将级联多电平拓扑应用于有源电力滤波器(APF)的方法.在调制方法上采用载波移相的调制技术,在控制上采用简单的PI控制方法.仿真结果表明,这种基于级联多电平拓扑的有源电力滤波器能很好地跟踪补偿电网谐波,具有很好的动态响应和较高的检测精度,并且快速准确地实现各个变流器单元直流侧电容的均压控制,这对拓展有源电力滤波...     

基于级联H桥换流器的APF-STATCOM的控制与调制

有源滤波器(APF)和静止同步补偿器(STATCOM)在电力系统应用中都是独立开来,分别进行谐波抑制和无功补偿。将APF和STATCOM功能结合起来,以级联H桥换流器构成APF-STATCOM装置,同时实现无功补偿和谐波抑制。在分析级联H桥APF-STATCOM拓扑及其工作原理的基础上,提出了一种简单有效的控制策略;针对级联H桥换流器各子模块间的电容电压均衡问题,采用最近电平逼近调制(NLM)并提出了一种适用于级联H桥换流器的电容电压均衡控制策略。利用PSCAD/EMTDC对36级联H桥APF-STATCOM进行了建模仿真,结果验证了该控制策略和电容电压均衡控制策略的可行性和有效性,并表明所提出的电容电压均衡策略能有效避免H桥模块IGBT不必要的频繁开关,减少器件的开关频率。     

多电平单相级联有源滤波器载波调制与电容电压平衡方法

级联型结构变流器在高压大功率领域得到越来越广泛的应用。该文研究一种级联相移多电平单相电压型电力有源滤波器结构,首先分析了模块单元间载波相移控制原理,其次提出了一种直流侧电容电压平衡控制方法,最后在Matlab仿真平台上搭建了仿真模型。仿真结果表明,该级联结构滤波器能够有效治理负载引起的谐波电流,并且保证了各模块直流侧电压稳定。     

单相三电平APF单周控制矢量模式研究

提出基于单周控制的单相三电平电力有源滤波器(APF)矢量模式,该模式能够使得单相APF一个桥臂工作于高频开关状态,另一个桥臂工作于工频开关状态,进而有效减少开关损耗。分析了单相APF的工作原理,在充分考虑直流侧电容电压均衡控制的基础上,提出了5种单相三电平APF单周控制矢量模式,并详细推导了各种矢量模式的控制目标方程。仿真结果表明5种矢量模式能够有效补偿无功和谐波,且效果较好,从而验证了5种矢量模式的有效性和可行性。     

一种五电平航空有源电力滤波器

研究了一种应用于400Hz航空电网的并联型有源电力滤波器,其主电路采用了基于载波相移正弦脉宽调制技术(Carrier Phase Shift-Pulse Width Modulation,CPS-PWM)的H桥级联五电平变流器拓扑,适应了航空有源电力滤波器对容量和传输带宽的需求。在控制上,研究了一种基于直流侧电压反馈调节的电网电流直接控制策略。同时,为避免级联单元间直流侧电容电压不均衡,提出了一种新颖的均压控制方法。最后,在上述控制策略的基础上搭建了级联五电平航空有源电力滤波器系统的仿真和实验平台,结果表明该有源电力滤波器具有良好的补偿性能。     

CPS-SPWM在级联型有源电力滤波器中的应用

提出了基于载波相移-正弦脉宽调制(CPS-SPWM)技术的级联H桥型多电平变流器,它是CPS-SPWM技术与级联H桥型变流器拓扑结构的结合,同时具备二者的优点,在大功率变流器领域具有很好的应用前景.文中给出了载波相移技术在级联H桥型变流器上的具体实现方法,并将其应用在并联型有源电力滤波器(APF)中,对直流侧总电压闭环电压控制的原理进行了验证.仿真和实验结果表明,该并联型APF系统在低开关频率情况下能够准确有效地补偿谐波和无功电流,性能良好.     

基于CDSC的三电平APF电流预测控制

针对三电平有源电力滤波器(APF),提出一种基于级联延时信号消除(CDSC)法的柔化模型预测控制方案,进行谐波补偿。构造CDSC模块提取指令电流信号,对指令信号进行柔化处理后,通过电流预测模型进行预测输出,结合反馈校正和滚动优化,使APF的电流跟踪过程快速且精确,大大降低了网侧电流的谐波含量;直流侧电压控制采用简化三电平空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法,简化了算法并有较高的动态性能。通过dSPACE实时仿真系统的对比实验验证,相比传统方法,所提控制方案对谐波的检测和补偿更加精准,保证了三电平APF直流侧电容电压的稳定和中点电位快速平衡,动态性能和稳定性有较大提升。     

一种耦合点隔离型模块化有源电力滤波器

为满足并联型有源电力滤波器(shunt active power filter,SAPF)不同补偿容量需求,提升模块化设备的通用性和可扩展性,提出一种耦合点隔离型模块化有源电力滤波装置解决方案。对APF多模块并联结构的稳定性及直流侧电压需求进行了分析,结果表明,其稳定性问题会给控制器设计带来困扰,且并联模块的直流侧电压不能得到有效降低。所提出的耦合点隔离型模块化有源滤波装置,以H桥级联作为分压模块实现有源滤波部分与公共耦合点电压在控制上的软隔离,有源滤波模块承担谐波及无功电流补偿任务。该系统运行于弱电网时,其多机并联稳定性可等效处理为单机运行于理想电网的稳定性问题,降低了多模块系统控制器设计的难度。仿真和实验验证了所提方案的有效性。     

单相H桥级联型APF模型预测控制方法研究

针对单相H桥级联型有源电力滤波器(active power filter,APF),提出一种基于模型预测控制的单目标预测控制法。通过建立电流跟踪误差的指标函数,将输出电平作为控制变量,选取使指标函数值最小的输出电平,实现对参考电流的跟踪。结合改进的电压排序法,采用子模块电容电压的改进平衡控制策略,实现子模块电容电压平衡,并降低了器件的平均开关频率。对输出电流模型预测控制的稳态误差进行理论分析,探索了系统参数与系统补偿性能的关系。与传统控制方法相比,该方法无需考虑复杂的参数整定与权重系数设计,且具有计算量少与易于数字化实现等优点。搭建了H桥级联型APF仿真平台,仿真结果表明,APF系统可快速补偿中压大容量系统中的谐波电流,具有优越的动、静态性能。     

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。     

模块化多电平有源滤波器控制策略研究

为了增大有源滤波器(APF)的容量,利用了模块化多电平(MMC)型变流器具有耐压等级高和等效频率高的特点,提出了一种三相二十四模块的有源滤波器控制算法。该算法设计了电容电压控制策略,保证子模块电容电压稳定;同时根据模块化多电平换流器特点,设计电压间接控制算法使得APF输出i_p-i_q法检测的补偿电流,从而保证系统侧电流为基波正序电流。该方法控制简便,易于实现,Matlab/Simulink仿真实验证明了其有效性。     

一种级联H桥光伏并网逆变器控制策略

级联H桥(CHB)光伏逆变器应用了典型的多电平技术,具有输出电流谐波含量低、效率高及易于模块化等优点。但与传统逆变器不同,CHB光伏逆变器需要同时实现对每个H桥模块直流侧电容电压的独立控制,以保证直流侧的光伏组件都工作在最大功率点。为此,提出一种基于d,q坐标系的单相CHB光伏逆变器控制策略,不仅能实现每个H桥模块直流侧电容电压独立控制,而且可实现电网电流的单位功率因数控制。实验结果验证了所提控制策略的有效性。     

一种高动态性能的级联型有源电力滤波器

基于级联H桥多电平拓扑的有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)的研究越来越广泛。本文针对级联型APF系统的动态性能进行了研究。首先分析了电网电流反馈控制动态响应慢的原因和理想情况时的动态响应,在此基础上提出了一种提高系统动态性能的方法,该方法的特点是:稳态时,系统的控制策略为电网电流反馈控制,负载突变时,系统采用复合控制策略。文中进一步详细阐述了其实现方法,并对级联APF直流侧电容电压均衡控制的原理及其硬件实现进行了描述。仿真和实验结果表明,采用该方法的级联APF具有较高的稳态和动态补偿性能。     

三相线电压级联VIENNA变换器调制及直流侧电压控制

针对H桥级联多电平变换器存在开关管及直流电容数量多、控制复杂等问题,提出一种三相线电压级联VIENNA变换器拓扑。分析该拓扑的等效电路模型、各支路电流关系式及等效电平级数,设计基于单周期级联控制的功率因数校正脉宽调制(PWM)策略;推导出此拓扑直流侧电容电压的数学表达式,得出它的最小平均值及谐波成分的最大值;提出零序电流注入法实现级联变换器直流侧电容电压均衡控制。仿真分析和实验结果表明,提出的新型变换器拓扑及其控制策略,其开关管的耐压大大降低,并具有较高的功率因数和较低的总谐波畸变率(THD),可以保持各模块直流输出电压均衡性,可作为新一代高压大功率变换器的整流级。     

H桥三相5电平电压型变流器在有源滤波器中的应用

首先分析了载波相移SPWM(CPS-SPWM)技术原理和该技术在电压型多电平变流器中的应用,具体讨论了通过级联H桥实现变流器的技术方案;利用基于瞬时无功功率理论的自适应闭环检测方法,构建了有源电力滤波器(APF)装置.实验验证了将基于CPS-SPWM技术的级联H桥型多电平变流器应用于三相APF上,能在较低开关频率下实现非线性和感性负载引起的谐波及无功污染的补偿.