具有控制器参数摄动的并联型有源电力滤波器H_∞控制器设计

根据有源电力滤波器(APF)的补偿性原理,将负载的谐波电流当作扰动,电源谐波电流作为系统的期望输出,建立了并联型APF的状态空间数学模型。基于该模型,考虑控制器参数在一定范围内发生加性范数有界摄动的情况,利用线性矩阵不等式方法对并联型APF的非脆弱H∞控制器设计问题进行研究。仿真示例表明,非脆弱H∞控制器在其参数发生摄动时仍能保证并联型APF的稳定性和补偿效果,而H∞控制器在其参数发生同等程度的摄动时恶化了系统的补偿效果。     

基于误差评价的有源电力滤波器谐波指令修正

由于并联型有源电力滤波器(SAPF)带宽限制等因素的影响,在弱电网下其对容性非线性负载发出的谐波电流的补偿效果较差。在此提出基于误差评价的谐波指令修正方法。该方法评价谐波电流指令与SAPF输出电流之间的幅值和相位误差,据此动态调整送给SAPF电流闭环子系统的谐波指令,从而等价提高了SAPF的带宽,改善了谐波补偿效果。仿真和实验结果证明了该方法的有效性。     

电容中点式三相四线制SAPF混合无源非线性控制策略

电容中点式三相四线制并联型有源滤波器(SAPF)相比于三相三线制SAPF,附加了零序电流通路,因而可在电网平衡/不平衡时补偿非线性负荷产生的各次谐波、零序及无功电流。利用SAPF的无源性对其进行非线性的无源控制(PBC)可取得较常规的线性和非线性控制器更好的补偿效果,且在电网不平衡时无需检测和处理谐波电流的正负序分量。文中提出了一种电容中点式三相四线制SAPF的混合无源控制策略。首先,根据被控对象SAPF在dq0坐标系下的EulerLagrange数学模型分析其无源性,并计算得到了能使被控量收敛至期望值的SAPF内环电流无源控制规律;然后,采用阻尼注入法对其进行简化,得到能使内环补偿电流完全解耦的新的无源控制规律,提高系统的动态性能;接着,根据直流侧总电压和差压与补偿电流存在紧密联系,设计了基于2阶低通滤波器控制的SAPF外环电压控制器;最后,通过Simulink软件仿真和实验验证了将文中混合PBC用于SAPF控制的可行性和优越性,相比于传统的比例—积分控制,所提出的控制方法有更快的响应速度和更好的补偿效果。     

一种用于电压源型非线性负载谐波补偿的新型SAPF控制策略

并联型有源电力滤波器(Shunt Active Power Filter,SAPF)在补偿电压源型非线性负载时,存在负载谐波电流放大效应,且谐波补偿效果较差。针对上述问题,提出一种应用于电压型谐波源的新型SAPF控制策略。该策略采用负载谐波电流与公共连接点(PCC)谐波电压共同控制SAPF输出谐波补偿电流。理论分析和实验结果表明,所提新型S A P F控制方法,能够有效抑制负载谐波电流放大,改善SAPF对电源型非线性负载的补偿效果。     

基于H_∞和重复控制的三相四线制PV-AF系统EI北大核心CSCD

为了提高具有有源滤波功能的光伏并网(photovoltaicpower generation and active filter,PV-AF)系统的动态和静态性能以及稳定性,提出了一种基于H∞和重复控制的PV-AF系统双闭环控制策略。电压外环采用比例积分控制器控制变流器直流侧电压并生成逆变有功电流指令;电流内环采用重复H∞控制器用于跟随逆变指令电流和并联负载谐波补偿电流指令。与传统的电流环PI控制和PR控制方法相比,重复H∞控制器的内模环节提高了电流环跟踪性能,H∞控制环节增强了系统的鲁棒性,使PV-AF系统实现光伏并网逆变的同时,有效地补偿并联负载谐波电流。实验结果表明通过使用该方法,减小系统稳态误差的同时,提高了系统的鲁棒性,有效改善了系统的动静态性能。     

基于H_∞和重复控制的三相四线制PV-AF系统

为了提高具有有源滤波功能的光伏并网(photovoltaicpower generation and active filter,PV-AF)系统的动态和静态性能以及稳定性,提出了一种基于H∞和重复控制的PV-AF系统双闭环控制策略。电压外环采用比例积分控制器控制变流器直流侧电压并生成逆变有功电流指令;电流内环采用重复H∞控制器用于跟随逆变指令电流和并联负载谐波补偿电流指令。与传统的电流环PI控制和PR控制方法相比,重复H∞控制器的内模环节提高了电流环跟踪性能,H∞控制环节增强了系统的鲁棒性,使PV-AF系统实现光伏并网逆变的同时,有效地补偿并联负载谐波电流。实验结果表明通过使用该方法,减小系统稳态误差的同时,提高了系统的鲁棒性,有效改善了系统的动静态性能。     

基于谐波源注入的SAPF补偿容量确定方法

补偿容量是决定并联型有源电力滤波器(Shunt Active Power Filter, SAPF)补偿性能的重要因素之一。通过戴维南等值模型,分析了SAPF补偿容量的决定因素,指出了依据补偿前负荷电流作为确定补偿容量的方法存在的缺点。提出了一种基于谐波源注入的SAPF补偿容量预估方法,通过小容量谐波源在接入点分次注入谐波电流,预估SAPF的补偿容量。该方法还提出了谐波源特征系数和补偿容量放大倍数两个指标用于表征负荷的性质,为SAPF的类型和容量的选择提供方向。通过对不同负载模型的仿真验证,确定该方法比传统方法更加接近真实SAPF的补偿容量。     

基于有限控制集模型预测控制的SAPF的研究

在并联型有源电力滤波器(SAPF)动态补偿电网谐波过程中,为了快速准确地跟踪并补偿谐波电流,对基于中点箝位三电平逆变器拓扑结构的SAPF进行了分析,提出一种有限控制集模型预测控制策略。首先通过重复预测器对负载电压和电流进行超前两拍的预测,在此基础上利用p-q理论计算出补偿电流超前两拍的参考值,然后根据参考电流值与补偿电流值之间的误差,运用有限控制集模型预测控制器进行反馈校正和滚动优化。仿真及实验结果表明:采用该控制策略的SAPF能有效降低电网电流的总谐波畸变率,具有很好的补偿效果和鲁棒性。     

考虑系统延时的三相APF切换系统建模与H∞控制

考虑系统时滞因素,突破传统对有源电力滤波器（APF）分析时所用的近似线性化处理方式,建立了一种基于离散仿射切换理论的三相APF仿射时滞离散切换模型。在此基础上将电网侧谐波电流作为控制输出,前馈预测的指令谐波电流与理想指令谐波电流误差作为干扰项,提出H∞控制器和切换规则的设计方法,进而实现谐波电流跟踪控制。仿真分析表明,该方法在精确反映三相APF动态特性的同时有效补偿了系统时滞,避免了时滞现象对系统补偿效果和稳定性的不良影响。     

100kVA三相四线有源电力滤波器的研制

三相四线配电网的谐波电流、三相不平衡和中性线电流过大问题比较普遍,三相四线SAPF是解决这些问题的理想方案。基于改进的FBD法的三相四线SAPF指令电流检测算法,能够将负载电流分解成基波各相序和单次谐波电流。应用该算法设计并实现了基于4桥臂主电路结构,容量为100kVA(输出电流150A)的SAPF样机,搭建了大容量实验环境,对该装置性能进行了实验验证并给出了结果。实验结果证明装置原理的可行性,对谐波电流、负序电流和零序电流补偿效果非常明显。     

指定次谐波补偿并联型有源滤波器电流重构限流策略

针对有源滤波器指定次谐波补偿时负载谐波电流突增导致有源滤波器过流的现象,在并联型有源滤波器传统比例限流的基础上,提出了一种谐波电流重构的限流策略。本策略首先利用滑窗迭代FFT的方法,求出指定次谐波电流的幅值与相位,然后通过指定次谐波电流的叠加重构出被补偿的谐波电流,重构电流与比例系数之积作为新的参考电流参与并联型有源滤波器的控制。此方法可充分利用并联型有源滤波器的补偿能力,实现并联型有源滤波器的准确限流,并能使并联型有源滤波器在超出其补偿容量的系统中安全运行。仿真和试验结果验证了本方法的正确性与有效性。     

Three-phase four-wire shunt active power filter based on the SOGI filter and Lyapunov function for DC bus control

The three-phase four-wire shunt active power filter (SAPF) was developed to suppress the harmonic currents generated by nonlinear loads, and for the compensation of unbalanced nonlinear load currents, reactive power, and the harmonic neutral current. In this work, we consider instantaneous reactive power theory (PQ theory) for reference current identification based on the following two algorithms: the classic low-pass filter (LPF) and the second-order generalized integrator (SOGI) filter. Furthermore, since an important process in SAPF control is the regulation of the DC bus voltage at the capacitor, a new controller based on the Lyapunov function is also proposed. A complete simulation of the resultant active filtering system confirms its validity, which uses the SOGI filter to extract the reference currents from the distorted line currents, compared with the traditional PQ theory based on LPF. In addition, the simulation performed also demonstrates the superiority of the proposed approach, for DC bus voltage control based on the Lyapunov function, compared with the traditional proportional-integral (PI) controller. Both novel approaches contribute towards an improvement in the overall performance of the system, which consists of a small rise and settling time, a very low or nonexistent overshoot, and the minimization of the total harmonic distortion (THD).     

基于双模糊复合控制的SAPF直流侧电压控制

分析了并联型有源滤波器（SAPF）的直流侧电压波动,考虑到传统控制响应速度慢等一些缺点,设计了一套基于双模糊控制理论的复合控制器,并结合三相并联电压型有源滤波器的模型在matlab/simulink仿真环境里建立仿真模型.以A相为例分析了滤波补偿前后的系统电流对比,其数据结果证明了该设计的合理性.     

并联型APF在容性非线性负载中应用

在分析大电容滤波整流负载线电流谐波特性的基础上,揭示了并联型有源电力滤波器(SAPF)不适合补偿电压型谐波源的原因,运用间歇谐振机理阐明了SAPF补偿电压型谐波时,负载电流峰值变大的原因.提出了2类解决方法:对原需滤波系统进行改造,改变原系统的谐振频率范围;或者对SAPF进行改进,变原来的宽带补偿为有限带宽补偿,有选择谐波次数的补偿.采用所提方法后,SAPF运行在含有容性非线性负载场合时,可以有效地保证负载交流侧电流峰值不增大,同时有效地抑制电网中的谐波电流.仿真结果证明了所提方法的正确性和可行性.     

并联型有源电力滤波器的H∞控制及仿真研究

有源电力滤波器系统中含有未知的不确定性问题,在其运行中负载发生变化,影响系统稳定性,致使原有控制效率降低。为提高系统抗干扰能力,增强系统鲁棒性,笔者针对包含不确定干扰的系统数学模型,基于H_∞控制理论,采用线性矩阵不等式的鲁棒控制器设计方法,设计了单相并联有源电力滤波器H∞输出反馈控制器。该控制器可在2～3个周波内将电网28.93%的畸变率补偿在3%以内,并且在负载电流发生变化时,仍可实现快速的动态补偿和高精度的稳态补偿。通过仿真实验,证明了该控制器不仅可以保证闭环系统稳定,同时还具有良好的动态补偿效果和较强的鲁棒性。     

基于电流电压内在关系的SAPF的SVPWM控制 算法的研究及稳定性分析

为了提高并联型有源电力滤波器(Shunt Active Power Filter,SAPF)的电流跟踪性能,提出一种基于SVPWM的并联型有源电力滤波器的电流跟踪控制算法。由于SAPF参考指令是电流值,而SVPWM参考指令是电压值,因此根据电流电压内在关系将SVPWM控制算法与SAPF的参考指令电流相结合,通过改变SVPWM调制方式减少功率器件的开关次数,从而降低功率器件的开关损耗,提高控制性能。并且通过构造Lyapunov函数,对SVPWM控制的SAPF的稳定性进行了分析。仿真和实验结果证明该算法简单,可以很好地跟踪指令电流,能实现对SAPF的实时控制,并且具有非常好的谐波补偿效果。SAPF在负载扰动下的补偿效果证明了关于SVPWM控制的SAPF的稳定性分析的正确性。     

并联型有源电力滤波器控制方法与仿真

随着国家坚强智能电网的发展,智能型电力电子设备及技术在智能电网中大量使用。由于电力电子器件具有非线性特性,其使用给智能电网带来了谐波污染等问题。并联型有源电力滤波器采用了应用广泛的谐波抑制和无功补偿技术,它能对智能电网中的谐波和无功进行较好地动态补偿。分析了并联型有源电力滤波器的补偿原理,利用包含直流侧电压环控制的ip-iq法进行智能电网指令电流的检测和定时滞环电流跟踪控制方法对并联型有源电力滤波器进行电流跟踪控制,使用Matlab/Simulink搭建仿真模型,并从不同的控制角进行实例仿真。仿真结果和快速傅里叶分析表明,对于非线性负载晶闸管的不同触发角,定时滞环电流跟踪控制都能有效地实时跟踪控制,仿真模型系统能够实时检测出系统中所含指令运算电流,并进行有效补偿,达到了理想的效果。