级联混合型有源电力滤波器的仿真研究

高电压等级电力系统中,大容量有源电力滤波器的谐波抑制性能主要受主电路开关器件耐压水平和工作频率的限制.提出一种由有源级联多电平逆变器和无源单调谐滤波器构成的混合型有源电力滤波器主电路拓扑结构以及该混合型装置主要参数的设计方法.由于无源滤波器的存在,稳态运行时,可以大幅降低有源部分的容量和耐压水平,同时分析了该混合型装置绝大多数基波电压由无源部分承担的原因.此外,有源部分级联结构的应用可以降低单个开关器件的耐压水平,获得较高的等效输出频率.对级联混合型有源电力滤波器主电路及其控制系统进行仿真,仿真结果验证了所提方案的特点以及良好的补偿效果.     

并联混合型有源电力滤波器仿真分析

并联混合型有源电力滤波器能够很好地实现谐波抑制和无功补偿.给出了有源电力滤波器系统结构,建立了数学模型,还给出了主电路直流侧电容电压值和交流侧电感值的选取方法,利用 Matlab\Simulink \PSB构建了仿真模型,得到了仿真结果.     

混合级联多电平高压有源电力滤波器预研

针对高压有源电力滤波器,为了采用级联结构时在相同的级联数目下可以获得更多的电平数,同时提高输出功率等级,并且考虑到开关频率和系统补偿特性关系,采用一种混合级联多电平拓扑结构。该有源电力滤波器由可以等效为电压源与电流源的两部分串联组成,电流源部分为传统的PWM变换器;电压源部分由3个H桥逆变器级联构成,其输出电压的基波分量可以抵消电网电压,因此电流源部分的PWM变换器交流侧承受的电压很低,有功损耗小,从而可以提高PWM变换器的开关频率,从而谐波抑制的效果更好。其控制策略简单,易于实现。作为高压大容量有源电力滤波器预研,在单相电网电压有效值220V条件下,通过MATLAB仿真和实验结果证明了该拓扑的有效性和实用性。     

并联型电力有源滤波器直流电容电压控制的研究

对并联型电力有源滤波器直流电容平均电压与纹波电压的变化规律进行了研究,分析了直流电容平均电压与纹波电压对并联型电力有源滤波器性能的影响,在此基础上,提出了相应的直流电容平均电压与纹波电压的一种控制方法,给出了使并联型电力有源滤波器性能达到最地直流电容平均电压应满足的条件。     

LC串联的混合型有源电力滤波器的研究

针对有源电力滤波器(APF)成本高的缺点,提出了将无源滤波器和APF串联起来的混合型有源电力滤波器(HAPF)。新型拓扑结构既弥补了无源滤波装置的固有缺陷,又能充分发挥APF的优势,降低了成本。研究了HAPF的滤波原理,分析了HAPF直流侧电压参数的确定方法。确定无源滤波器的调谐次数为7次,并单独对5次谐波进行补偿。最后验证了所提策略的有效性。     

并联混合型有源电力滤波器仿真分析

并联混合型有源电力滤波器能够很好地实现谐波抑制和无功补偿。给出了有源电力滤波器系统结构,建立了数学模型,还给出了主电路直流侧电容电压值和交流侧电感值的选取方法,利用 Matlab\Simulink \PSB构建了仿真模型,得到了仿真结果。     

级联式有源电力滤波器控制策略及实验研究

针对由级联式多电平变换器为主电路的有源电力滤波器,其主电路中直流电容相互独立,如果没有有效控制措施,这些独立的电容电压会产生不平衡,严重威胁装置的安全、稳定运行。本论文提出一种有效控制策略,不仅具有良好的补偿效果,而且保证了主电路中各级联单元直流侧电容电压恒定和均衡。为了验证所提控制方法和控制策略,本文搭建了两级级联式有源电力滤波器,实验结果表明,该系统具有良好的滤波性能,同时也保证了各级联单元直流侧电容电压恒定和均衡,进一步表明本文所提方法的有效性和正确性。     

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...     

混合型有源电力补偿技术与实验研究

分析了混合型有源电力补偿技术的原理，提出了混合型有源补偿与常规并联有源滤波器在直流侧电容电压、装置容量等方面进行比较的分析方法。分析表明，混合型有源补偿具有直流侧电容电压低、在补偿同等容量负荷条件下其逆变器容量远小于常规有源滤波逆变器容量的突出优点。对两者所进行的计算机仿真结果与理论计算值相吻合。最后，文中给出了50kVA样机的实验结果，验证了混合型有源电力补偿技术具有良好的补偿特性。     

基于多电平变流器的有源电力滤波器研究

提出了一种基于多电平变流器的并联APF系统的电路拓扑结构,并在交直流控制策略和系统参数设计方面进行了系统的分析。仿真和实验结果表明基于CPS-SPWM技术级联H桥型多电平变流器的SAPF系统能够在较低的器件开关频率下实现较好补偿效果,具有良好的工业应用前景。     

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。     

中压有源电力滤波器主电路拓扑结构研究

目前,广泛研究的中压有源电力滤波器(APF)主电路结构有2种:有源无源混合结构和多电平级联结构。在分析这2种结构特点的基础上,提出一种带隔离变压器的级联型多电平逆变器作为APF主电路,采用多载波脉宽调制(PWM)控制,输出由一系列阶梯变换的脉冲方波组成,非常接近正弦波。该电路具有结构简单、直流电压容易控制等特点,仿真试验验证了其可行性。     

Characteristics comparison of high‐frequency multilevel inverter connected with filter inverters

This paper presents a characteristics comparison of a high‐frequency multilevel inverter connected with small‐ capacity filter inverters. In general, PWM inverters require a low‐pass filter in order to reduce switching harmonics. However, in the high‐frequency systems such as class D power amplifiers, the cutoff frequency of the low‐pass filter must be set at high frequency. Thus, harmonic distortion of the output voltage is enlarged to a harmful level. Increasing the number of output voltage levels is effective in reducing the harmonic distortion of the output voltage and the low‐pass filter size. The proposed systems consist of a five‐level inverter and several cascade‐connected low‐voltage full bridge inverters without any external DC power sources for filtering the output voltage. The five‐level inverter generates a stepwise waveform with five‐level voltage, and the low‐voltage filter inverter superimposes harmonic components to compensate for the voltage waveform distortion. Therefore, the proposed system can reduce its total switching loss and can increase the number of the output voltage levels. In this paper, the effectiveness of the proposed systems is verified through several experiments. © 2007 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 161(3): 58–65, 2007; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20373     

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.     

Analysis of cascaded multilevel inverters for active harmonic filtering in distribution networks

This paper aims at the investigation of an active power filter (APF) comprised of a transformerless multilevel inverter (MLI) for power conditioning in three-phase three-wire distribution network. The inverter topologies used here are three, five, seven and nine-level. The system configuration mainly involves cascaded MLI structure of APF, generation of compensation filter currents based on instantaneous active and reactive current component (i_d–i_q) method and dc-link voltage regulation using a PI controller. Not many papers focus on the regulation of dc-link capacitor voltage. Here we have proposed the implementation of bacterial foraging optimization (BFO) to extract the gains of PI controller. The proposed work provides improved dc-link voltage regulation, quick prevail over current harmonics and reduction of overall source current THD. Adequate MATLAB/Simulink simulation results are presented for the different cascaded MLIs discussed above. Additionally, the performance has been validated in real-time using Opal-RT Lab simulator considering three different conditions of supply i.e., balanced sinusoidal, balanced non-sinusoidal and unbalanced sinusoidal.     

耦合变压器型串联直流有源滤波器的研究

针对大功率稳定直流电源对负载的低纹波要求,提出了一种耦合变压器型串联直流有源滤波器。并对有源滤波器的系统构成、工作原理、控制方式进行了详细的介绍。最后,对整个系统进行了实验研究,实验结果验证了耦合变压器型串联直流有源滤波器具有良好的补偿性能,使稳定直流电源实现了负载电压和电流的低纹波。     

On setting the DC voltage level of an active power filter

A new strategy for setting the DC voltage level of an active power filter is proposed in this letter. By determining the peak slope of the command for the compensating current within a defined load range, an optimal value for the DC voltage level can be determined based on the trade‐off between an undistorted input current and a minimum switching loss. Experimental results conform well with the theoretical analysis. Copyright © 2007 John Wiley & Sons, Ltd.     

三相四线有源电力滤波器的三闭环控制策略

为解决三桥臂电容中点式三相四线有源电力滤波器存在的上下桥臂直流侧电压不平衡的问题和启动过程中直流侧电压超调的问题,提出一种三闭环控制策略。通过分析直流侧电压对控制系统的影响,纹波产生的原因,提出直流侧电压的控制指标。在分析直流侧电压与能量交换的关系的基础上,提出一种直流侧电压均压控制方法。针对直流侧总电压在启动过程中的超调问题给出解决方案,给出一种软启方案控制超调,并在大负载和小负载两种情况提出不同控制方案。最后通过实验数据,对这些控制方案进行了验证。     

有源滤波器电流控制新方法

本文提出了一种基于最优电压空间矢量的有源滤波器滞环电流控制方法。该方法的特点是以相间电流误差而非相电流误差作为控制对象,因此可用三个滞环比较器构成参考电压矢量所在区别判别器,在此基础上应用最优电压矢量实行滞环电流控制。在同样的控制精度下,该方法可有效地降低开关频率,减小有源滤波器开关损耗。计算机仿真结果验证了这一方法的有效性。