稳定/脉冲直流电源用并联有源电力滤波器的四种控制方法分析

选择合适的有源电力滤波器控制策略，对实现高性能的有源滤波非常重要。本文对用于高精度、低纹波稳定/脉冲直流电源的并联有源电力滤波器的四种控制方法，包括：检测电源侧与负载侧纹波电流的控制方法、检测电源侧与负载侧纹波电压的控制方法进行了比较研究。结果表明，对于具有大电感的磁铁励磁电源负载，采用检测负载纹波电压的控制方法具有显著优点。该方法是通过检测负载的纹波电压来控制有源电力滤波器的输出，使负载纹波电流分流，从而降低负载电流纹波。在对传感器和电路元件精度要求不高的情况下，该方法很容易实现大功率直流稳定/脉冲电源的低纹波要求。一台实际的运行的工业装置测试表明，其电流纹波达到了 。     

稳态强磁场中直流有源滤波器连接电感的计算

针对国外稳态强磁场实验装置有源滤波器的不足,结合PWM技术及并联型的优点,采用并联型PWM有源滤波在直流侧的滤波方案.介绍了并联型PWM有源滤波器的结构及其工作原理,对其断续电流工作模式下的电感参数及最大输出电流进行分析设计,同时分析了其控制模型.最后研制样机对所提方案进行实验验证,实验结果表明,该滤波器具有良好的滤波...     

有源电力滤波器的LCL滤波器分析与设计

有源电力滤波器输出LCL滤波器兼顾了低频段增益和高频衰减,但是参数难确定。采用基于谐波分析,获得最大谐波变化率。并利用电流的纹波限制,综合得到单电感L的取值范围。分析LCL滤波器,证明在相同滤波效果下,LCL滤波器的总电感约为单电感L滤波器的1/3。匹配谐振频率设计LCL滤波器的电容和阻尼电阻,仿真证明了该设计的参数是可行的。     

模块化并联有源电力滤波器

针对大容量非线性负载的谐波抑制问题,依据模块化技术、N 1冗余技术以及非线性环节稳定性理论,提出了一种模块化并联有源电力滤波器,研究了模块化结构、N 1冗余控制、负载电流检测方案以及并联均流策略,对多模块并联系统进行了建模和稳定性研究,设计并实现了基于两台有源电力滤波器模块的并联补偿系统.实验证明,模块化并联补偿方案是可行性的,每台有源电力滤波器模块的输出电流相等,并联补偿系统可以将典型(电流源型)谐波源的网侧电流畸变率降低到补偿前的1/5以下.     

三相并联有源滤波器输出滤波器设计方法研究

对三相并联有源滤波器的输出LRC低通滤波器进行了研究。根据瞬态电流跟踪指标要求,推导出并联APF输出电感的估算公式。在此基础上,详细介绍了LRC低通滤波器参数的设计方法。通过对整流负载补偿特性的仿真和实验分析,验证了该设计方法的可行性。采用该方法设计的输出滤波器,其补偿特性良好,补偿后的总谐波畸变率低,高频分量能够有效地被滤除。     

基于有源阻尼的并联有源滤波器输出LCL滤波器设计

提出一种基于并联型有源电力滤波器的输出LCL滤波器的设计方法.该方法在满足电流跟踪快速性、电流纹波最大允许值等基本条件下,选取了总电感值;并由基波无功损耗约束了电容量上限.在此基础上,考虑到开关次谐波电流衰减率以及谐振频率的制约,综合选取了构成总电感的L1和L2的值及电容量.为避免LCL滤波器发生谐振,采用了电容电流反馈的有源阻尼法,通过设计反馈系数,有效抑制了低次谐波的振荡.最后基于采用重复学习控制策略的并联型有源电力滤波器,通过PSCAD进行仿真验证.仿真结果表明了LCL滤波器的优越性以及所提设计方法的有效性.     

PAPF输出滤波器的优化设计和控制

并联有源电力滤波器(PAPF)的LCL型的输出滤波器要满足指令电流动态跟踪、补偿频段电流最大输出比和高频开关纹波的充分抑制3个方面的要求.采用遗传算法对LCL参数进行优化设计,为了摆脱传统加权系数法在解决多目标优化问题时对加权系数选择的盲目性,采取了粗粒型并行遗传算法,为避免算法陷入局部最优解,在算法优化的过程中采用了动态交叉,变异算子,提高了粗粒型并行遗传算法的性能.另外针对大容量有源电力滤波器中阻尼电阻能耗过大的问题,用控制方法产生的虚拟电阻去代替实际的阻尼电阻.仿真结果证明了设计的LCL滤波器的优良性能和虚拟电阻的可行性.     

有源电力滤波器LCR型输出滤波器参数优化设计

为了滤除高频开关产生的谐波电流,提出用二阶LCR型滤波器滤除纹波电流。建立了二阶LCR型滤波器的数学优化模型。通过MATLAB仿真,分析了参数变化时的滤波性能及适用范围的特点,并用混合遗传算法对其优化设计,研究了逆变侧电感变化时有源电力滤波器输出电流和逆变侧电压的bode图,并确定出逆变侧的电感值。针对80 kV.A有源电力滤波器样机进行了实验研究,MATLAB仿真和实验结果表明,所提优化算法具有较快的收敛速度,优化结果更靠近全局最优;优化后LCR型输出滤波器在开关谐波高频段的滤波性能显著增加,有效地抑制了开关谐波。     

一种LCCL滤波器及其在半桥电力有源滤波器中的应用

提出一种新型高阶电力滤波器,将其命名为LCCL滤波器。与传统的LCL滤波器相比,LCCL滤波器通过在网侧电感支路并联一个小电容,使网侧电感与并联电容在开关频率处发生并联谐振。谐振使LCCL滤波器网侧支路在开关频率处呈现无穷大的阻抗,相比LCL滤波器可以更好地抑制开关频率附近电网电流纹波,减小电网电流THD。与LLCL滤波器相比,LCCL滤波器具有较好的抑制参数变化的能力,在考虑电网内阻抗时,拥有更好的高频纹波抑制性能。同时,可以更容易地进行基于电容电流反馈有源阻尼的控制器设计。LCCL滤波器作为电压源型逆变器(VSI)与电网的接口,可应用于PWM整流器、有源电力滤波器(APF)和通用电能质量控制器(UPQC)等多种场合。通过以半桥APF为例,讨论了LCCL滤波器的参数选择方法和控制器设计。最后,通过仿真和实验验证了LCCL滤波器的可行性。     

三相并联型有源电力滤波器电流重复控制

首先通过对数字PI调节器的仿真和实验指出了它在有源滤波中的局限性,提出将重复控制引入到电流环中以提高稳态性能.进而将重复控制和PI控制器并联用于并联型有源电力滤波器输出电流波形控制,其中PI控制保证系统动态性能,而重复控制提高输出电流波形跟踪精度.文中详细分析了控制器的设计思路和频率特性,实验和仿真表明采用该方法后,可以显著改善滤波效果.     

一种基于成型滤波器的信号源补偿方法

针对主动声纳信号源输出信号畸变影响参数估计问题,提出了一种基于成型滤波器的信号源补偿方法。该方法首先求取信号源中功率放大器非线性变换传递函数;然后根据该传递函数构造成型滤波器;最后由成型滤波器对信号源生成信号进行补偿修正,得到未畸变的输出信号。理论分析和仿真结果表明,在仿真条件下,该方法可有效解决信号源输出信号畸变问题,提高信号源输出信号在主动声纳应用中的鲁棒性,使频带宽度估计准确率提高40%以上。     

注入式混合型有源滤波器的参数设计及工程应用

研制出一种注入式混合型有源滤波器,重点介绍了各组成部分的设计方法以及工程应用中的注意事项。无源滤波器包括单调谐滤波器和注入式滤波器,可按投资费用最小的方法设计,具体参数设计包括电容器、电抗器的容量和数值,最佳品质因数。耦合变压器的设计包括电压、电流、容量、联接组、变比等。输出滤波器调谐频率确定后,不能简单按照投资费用最小法设计电容和电感,而需要考虑整个系统的阻抗。有源滤波器的设计主要包括大功率逆变器的实现和直流侧电容的选取。控制器采用双DSP的数字化控制方案,其中TMS320F240主要实现与外电路的联系,TMS320C32专门用于实现大量复杂数据的计算。实际工程应用效果表明,投入注入式混合型有源滤波器后,电网电流波形由畸变波形改善为接近正弦波,电流中的谐波分量大幅减少。     

并联型有源电力滤波器电源电流控制方法研究

有源电力滤波器(active power filter,APF)是一种动态抑制谐波和无功的电力电子装置,以并联型有源电力滤波器为研究对象,从APF补偿电流的控制和直流侧电容电压角度出发,分析了电源电流控制方式,实现补偿电流的检测及双闭环反馈控制,提高系统的补偿精确度和动态响应性能。另外,直流侧电压的指令值都是根据电网电压的工作范围、APF的直流侧电容、额定输出电流、PWM逆变器输出侧电感、电流电压调节器以及调制策略等参数设计的,在考虑直流侧电压与APF功率损耗和补偿性能关系的基础上,提出了采用下垂调节器设计逆变器直流侧电压的控制参考值,使其兼顾APF的功率损耗及补偿性能综合平衡的优点。仿真结果验证了该APF控制系统的正确性和有效性。     

基于重复控制的有源滤波器双闭环控制

针对有源电力滤波器的被控电流为周期变化的正弦量,提出引入重复控制对有源电力滤波器电流进行控制.以减小系统的稳态误差.通过检测电网电压和直流电压直接获得期望的电网电流,而无需检测负载电流和滤波电流,简化了检测电路.并且利用串级控制的思想,对电压环的参数进行设计,为有源滤波器控制器参数设计提供理论指导.该算法的复杂度小、实时性强和容易工程实现.实验结果表明,采用重复控制的有源滤波器使电网电流总畸变率从61.8%降至5.6%,功率因数从0.77提高到0.98.     

新型三相三线制模糊滑模控制并联有源滤波器设计

针对三相三线制电路中的谐波补偿问题,采用模糊滑模控制方法设计了一种新型并联有源滤波器,成功降低了三相电路中电源电流的谐波电流含量。谐波电流检测方法采用p-q谐波电流检测方法,能快速、准确地检测出负载电流中的谐波分量。直流侧电压采用PI控制方法实现稳定控制。参考电流跟踪控制采用所设计的模糊滑模控制方法实现。Simulink仿真结果显示,与传统的滞环比较控制方法相比,所设计的新型模糊滑模控制方法能够有效地降低跟踪误差,提高有源滤波器的谐波补偿效果。     

有源电力滤波器自校正预测控制方法

提出了基于预测控制和空间矢量调制的有源电力滤波器输出补偿电流控制方法.利用外推拉格朗日插值法对有源电力滤波器输出电压进行线性预测,并对其引入校正因子,得出了基于自校正的无差拍指令电压计算模型,以实现对输出补偿电流的闭环无差拍控制;随后在对指令电压进行空间矢量调制过程中简化传统的矢量定位方法,并优化空间矢量的作用时序以降低功率器件的开关损耗.在电网电压不对称且存在畸变条件下的理论分析和仿真结果证明该方法能有效的跟踪指令电流的变化.以此为基础设计一套三相并联型有源电力滤波器,并在10 kV电力系统试运行,实验结果验证了该控制方法的有效性.     

基于PI+QPR控制的单相有源电力滤波器研究

单相系统中,利用并联型有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)进行谐波治理时,传统的电流比例积分(Proportional Integral,PI)控制方式具有较快的响应速度,但3次谐波电流不能得到充分抑制,针对这一问题采用准比例谐振控制器对3次谐波电流进行跟踪控制。APF系统采用LCL型滤波器结构与单相系统相连,使用陷波滤波器对ip-iq谐波电流检测算法进行改进,以提高谐波电流检测精度,消除数字低通滤波器输出侧直流信号中的低频波动问题。最后通过Matlab/Simulink建立单相并联型APF谐波治理系统模型,验证了所提控制策略的可行性和有效性。     

有源电力滤波器相电流互感器容错控制

为了实现有源电力滤波器(APF)在交流侧电流互感器故障状态下的可靠运行,提出一种基于相电流重构的交流侧电流互感器容错控制策略。通过分析相电流重构应用在滞环SVPWM控制中的不足,提出在相电流重构中设计状态观测器。构建有源电力滤波器的电流闭环观测模型,用观测出的电流值来对存在缺失的重构电流进行修正,解决了相电流重构技术运用在滞环SVPWM控制中重构电流不完全的问题,实现了APF系统的带故障运行。在Matlab/Simulink中进行仿真验证,并在实验样机中进行实验,结果均证明了该容错策略的正确性和可行性。