基于DSP的数字电力有源滤波器设计与仿真

近年来配电网中整流器、变频调速装置、电弧炉等负荷不断增加,这些负荷的非线性、冲击性及不平衡的用电特性是电力系统的电压、电流波形发生畸变,甚至引起电压波动、闪变和三相不平衡,对供电质量造成了严重的影响,因此消除电网中的谐波污染已经成为电能质量研究中的一个重要课题。有源滤波器（APF）的控制器是APF的关键部分,决定了APF的性能指标和补偿效果。控制器分别实现了谐波指令电流提取,谐波指令电流输出控制。文中将通过系统仿真验证控制器设计的可行性。     

基于能量平衡思想的直流侧APF的分析与设计

直流侧APF电容电压反映了输出有功功率的变化,根据能量守恒原理提出了一种基于能量平衡的直流侧有源电力滤波器控制方法,省去了补偿电流参考指令的复杂计算,比传统的桥式逆变器组成的APF控制方法简单,节省功率开关器件.阐述了该方法的原理,分析设计了APF控制系统电流环、电压环控制器,并用MATLAB对该方法进行了动态仿真研究,进一步验证了谐波控制方法的正确性和有效性.     

基于预测电流控制算法三相电源功率因数校正的研究

有源电力滤波器(APF)是一种能动态抑制谐波的电力电子设备。在APF的传统控制方法中,首先要检测出负载电流的谐波成分作为指令信号,然后使APF输出电流跟踪指令,从而抵消负载电流的谐波,使电网电流为理想的工频正弦波。通常只是检测的精度和速度会影响APF的补偿精度。本文针对滞环比较法和三角波比较法存在的缺点,提出一种新的预测电流控制策略,建立了数学模型,并在模型的基础上对其进行仿真。仿真结果表明,预测电流控制可以很好地改进功率因数。     

一种改进式三电平逆变器SVPWM控制技术研究

在介绍三电平逆变器基础上,研究了三电平逆变器空间电压矢量二(space vector pulse width modulation,SVPWM)控制,分析了三电平逆变器电压矢量分布情况和直流侧电容中点电位偏移原因.根据SVPWM控制规律,提出了一种基于矢量合成抑制中点电位偏移的SVPWM方法:利用合成矢量在采用周期内向中点注入电流为零,实现中点电位平衡.通过仿真分析,验证了抑制中点电位偏移控制策略的实用性和可行性.实验证明,三电平逆变器中点电位偏移能够被有效抑制,并且具有输出谐波含量低、输出波形好的特性,适合应用于高压大功率变流系统.     

LCL型有源电力滤波器并网电流控制研究

APF的控制关键就是对输出电流及直流侧电压进行控制,L,LC型并网的并网电流由于开关频率受限,并网电流含有较大的开关频率附近的谐波电流,同时滤波电感过大导致设备体积大,成本高,并影响并网控制的动态性能.LCL型滤波器有着更好的效果,该文就LCL型滤波器PI控制的稳定性,内电感电流跟踪特性,并网电流跟踪特性和电网电压抑制特性进行了深入研究,得出了并网指标对闭环根频率的技术要求.     

基于单神经元自适应的 PWM 整流器控制方法研究

针对 PWM 整流器在传统双 PI 控制中存在非线性、高次谐波和抗扰性差等缺点,以三相电压型 PWM 整流器为研究对象,提出了一种单神经元自适应 PID 与传统 PI 复合的新型控制策略。以电压外环误差限作为调节器切换依据,在误差限值以上利用神经元自学习、自整定算法输出动态可变的 PID 参数调节电压,在误差限值以下采用 PI 调节器快速减小静差,同时在电流内环引入前馈解耦策略实现电压、电流双闭环控制。对系统进行了仿真实验,结果表明这种控制方法能有效改善电压的抗扰性和电流的跟随性,提升电能质量并减小谐波污染,系统动静态性能良好。     

高功率因数的三电平整流器控制方法

本文建立了三电平整流器在同步旋转坐标系统的解耦状态空间方程,给出了电压和电流双闭环控制策略,电压环跟踪负载有功功率.电流环实现指令电流跟踪控制,采用一种具有中点平衡功能的三电平电压空间矢量调制方法.仿真和实验研究结果表明,本文给出的三电平PWM整流器控制系统具有良好的动态性能和稳态性能.电网侧电流波形正弦,能够实现整流器的高功率因数运行.     

电流解耦三电平PWM整流器矢量控制系统

分析了三电平脉宽调制(PWM)整流器在旋转dq坐标系中的简化数学模型,建立了电压电流解耦环节,对解耦后的dq轴电流分别进行PI控制.给出了MATLAB仿真结果,结果表明该整流器谐波小、功率因数高、动态性能好.     

APF空间矢量预测电流控制策略研究

影响有源电力滤波器性能的两个关键环节是无功谐波电流检测环节和电流跟踪控制环节。本文先阐述APF的原理与系统结构,然后对基于ip-iq运算方法的谐波电流的实时检测方法进行论述。为提高APF的电流跟踪性能,采用电压空间矢量预测电流控制方法。最后仿真实验表明,该方法具有更好的电流控制效果。     

一种改进的有源电力滤波器的应用研究

介绍了有源电力滤波器APF的基本工作原理、谐波和无功电流检测方法以及电路中补偿电流控制方法。在此基础上提出了一种改进设计,并通过MATLAB/Simulink对并联电压型APF进行仿真研究。结果表明,三角波比较控制的APF能对谐波电流和无功进行较好的补偿。     

有源滤波器的灰色预测控制技术

为了有效地补偿非线性负载中的谐波电流,针对数字化的APF系统,提出了基于灰色预测的APF预测控制方案,根据灰色系统理论的GM(1,1)模型,建立负栽电流谐波的灰色预测模型,并将其应用于APF谐波补偿控制装王.结果表明,采用灰色预测控制能较好克服APF滞后对谐波补偿的影响,改善了系统的性能.     

三相有源电力滤波器电流控制技术研究

电网常用的三相有源电力滤波器(APF)一般都是基于三相六开关拓扑,将三相六开关拓扑中一个桥臂上的2个开关用电容来替代便为三相四开关拓扑,三相四开关拓扑制定相应的控制策略可实现三相六开关APF的功能,一般作为三相六开关APF的一种较为经济的容错拓扑,来提高系统运行的可靠性。针对三相四开关APF控制策略的研究仍比较有限,该文研究了几种三相四开关APF的电流控制方法,并重点研究了基于dq同步旋转坐标系的直接电流控制策略,该控制策略不需要检测谐波电流,减少了所需传感器的数目并更易于利用DSP等数字芯片实现,同时避免了由于谐波检测的误差造成的补偿精度上的问题,通过将APF的数学模型转化到dq同步旋转坐标系下,利用PI控制器便可对电网输出电流的无静差跟踪控制。文中阐述了几种电流控制策略的原理,并建立了三相四开关APF的仿真模型,对基于dq坐标系的直接电流控制策略进行了仿真验证,证明该方法具有较好的动态特性和稳态特性。     

基于直流电流二倍频分量抑制的电流源型PWM整流器控制策略

电流源型脉宽调制整流器在电网电压不平衡工况下运行时,电网电压中负序分量的影响将导致直流侧引起低频脉动,网侧电流出现低次谐波。为了解决此问题,在含有源阻尼的传统双闭环控制基础上,利用直流侧电流内环谐振控制直接抑制直流侧输出低频脉动,同时使网侧电流正弦化;在网侧电流参考指令中加入滤波电容电流补偿项,实现系统网侧电流和电网电压同相位运行。为进一步提升系统在高不平衡度工况下运行性能,在调制环节中引入陷波器消除低次谐波分量,提高了网侧电流波形质量。最后利用MATLAB/Simulink进行仿真测试,并搭建了一台3 kW实验样机,仿真与实验结果表明在电网不平衡度为6.7%和20%时,文中所提出控制策略均能将直流侧电压波动限制在1.2 V以内,同时网侧电流总谐波畸变率小于4%。     

模糊控制在有源电力滤波器直流侧中的应用

针对有源电力滤波器(APF)直流侧采用PI控制在启动时存在电压超调大和电流冲击以及在负载突变时电压波动大的问题,设计了一种参数模糊自整定PI控制方法来实现软启动和提高鲁棒性。以并联型三相三线有源电力滤波器为例,分析了其工作原理并提出了软启动方法,详述了模糊控制器的设计过程。仿真结果表明有源电力滤波器采用该方法在启动时能使直流侧电压平稳上升至给定值,启动电流也无冲击现象,并且鲁棒性强,证明此方法是可行的。     

有源电力滤波器数字控制系统的研究

对有源电力滤波器全数字化控制系统的总体方案进行了设计,并联电压型三相有源电力滤波器主电路直流侧电容电压保持恒定,同时输出电流跟踪指令电流信号,详细设计了过零同步信号产生电路,并且利用PWM控制信号直接控制开关器件的导通与关断.谐波电流检测采用了瞬时无功功率理论的检测方法.最后用Matlab对有源电力系统搭建了模型并且进行了仿真,仿真结果验证了谐波电流检测方法的有效性及控制方案的可行性,可以更好地实现动态抑制谐波和无功补偿,并且整体设计精简了外设,能实现更多的控制算法.     

一种新型高压变频器的输出谐波仿真分析

大功率高压变频器由于其在谐波、功率因数、转矩脉动和共模电压等各方面的优点被广泛的应用于工业领域。本文利用Matlab仿真软件中的Simulink建立了高压变频器仿真模型,对采用多电平移向式PWM控制技术带电动机负载的高压变频器稳态运行情况进行了仿真,仿真结果表明三电平PWM电压源型高压变频器的输出谐波主要集中在6000Hz左右的高频范围内。利用电动机对高频谐波感抗很大的特点,在很宽的调速范围内,保持输出电压、电流的谐波和电动机转矩脉动都很小。     

三相PWM整流器PI调节器设计分析

建立了三相PWM整流器在两相同步旋转坐标系（d—q坐标系）中的数学模型,采用前馈解耦控制双闭环控制策略,实现了输入电流跟踪指令电流,输出稳定直流电压,给出了电流内环和电压外环的PI调节器的设计。最后在MATLAB／SIMULINK中进行了三相PWM整流器系统的仿真实验,结果验证了PI调节器设计的正确性。     

静止补偿有源滤波器实现方法

分析了基于电流检测的并联APF动态监控原理,提出了由微机控制的APF动态监控系统.对其进行了理论分析,介绍了系统结构和控制方案.实验表明该系统有效地解决了有源电力滤波器容量与开关频率的矛盾,不仅能同时完成无功补偿、谐波抑制和三相电流平衡的三大功能,而且对系统参数的变化适应性更强,补偿效果好.     

改进重复控制方法在并联型有源电力滤波器中的应用研究

有源电力滤波器的电流控制器设计直接影响电流谐波的补偿效果,采用比例积分PI控制跟踪交流信号时存在静差,而基于内模原理的重复控制在特定频率处有无穷大的增益,能够实现电流无静差跟踪,但系统动态响应速度慢。因此,该文提出将PI前馈控制与重复控制相结合的改进重复控制方法。该方法能够对电流进行无静差跟踪,且对系统谐波具有较好的抑制效果。通过Matlab/Simulink仿真软件和APF装置验证了系统对电流谐波具有较高的补偿精度且系统的动态性能较好。     

基于四桥臂逆变器的电压平衡控制算法研究

各种不平衡负载和非线性负载在实际中的应用越来越普遍,而三相四桥臂逆变器与其它的三相四线制逆变器相比具有突出的带不平衡负载的能力,但是三相不平衡电流会导致输出电压中含有负序分量和零序分量,为了使三相输出电压对称,文中提出了基于两组PI控制器的三相输出电压平衡控制策略：一组PI控制器在正序旋转坐标变换下用来控制正序分量,另一组PI控制器在负序的旋转坐标变换下用来控制负序分量,两组PI控制器均采用双闭环控制。并通过MATLAB/Simmulik仿真实验验证了所提出的控制策略的有效性和优越性。