有源电力滤波器直流侧电压专家PI控制研究

针对有源电力滤波器(APF)投入电网启动时存在冲击电流和冲击电压的问题,在直流侧电容电压比例积分(PI)控制方法的基础上,设计了一种专家PI控制器来控制APF直流侧电容电压的启动过程。从受控对象和基于经验知识的专家控制理论出发,结合PI控制建立整个电路模型。在Matlab/Simulink中进行了仿真验证,并将该方法在60 kVA实验样机上进行了测试。通过与常规PI控制对比证明该方法具有超调量小、动态性能好、稳态误差小的优点,并且在工程上有良好的应用价值。     

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。     

APF直流侧纹波电压分析及新PI控制策略研究

针对有源电力滤波器(APF)在应用中直流侧电容值的选择问题,给出了一种基于直流侧纹波电压的分析方法,该方法可将纹波波动率控制在设定的范围内.对直流侧电压进行适当控制,使得在特定的电容容量条件下,电压纹波波动率达到最小值,以取得良好的补偿效果.为了控制APF直流侧纹波,提出了一种采用直流侧输出电压偏差平方值的模糊PI控制方法,同时采用空间矢量脉宽调制(SVPWM).仿真和实验结果证明,该方法能减小直流侧电压纹波,平稳直流侧输出电压.     

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.     

单周控制直流侧单相有源电力滤波器

提出了一种基于单周控制理论的直流侧有源电力滤波器 (DC侧APF)。该DC侧APF并联在整流桥的直流侧。文中提出的采用单周控制理论实现的DC侧APF不需要检测负载电流、不需要计算负载电流的谐波和无功分量、不需要乘法器 ,只需要检测整流桥直流侧的输出电流和APF的储能电容电压。具有主电路结构新颖、控制电路简单 ,补偿效果好等优点。实验结果验证了文中所提出理论的正确性     

并联型电力有源滤波器的启动特性研究

阐述了并联型电力有源滤波器(SAPF)启动时变流器直流侧电压、电流过冲的问题及其危害,并提出了采用PI控制器控制变流器直流侧电压软启动的解决方案,最大限度地降低装置启动瞬间的冲击电压、电流.文章给出了相应的理论分析和仿真结果,并根据仿真结果进行了试验.试验证明采取该方法能有效地降低APF装置启动时变流器直流侧的电压、电流冲击,确保了APF装置在系统中长期安全运行的可靠性.     

混合有源与无源滤波器的配合及控制研究

针对有源调谐型混合有源滤波器(HPF)单独投运时5次谐波短时放大和直流侧电压难以控制的问题,提出了与5次无源滤波器(PF)联合投运的解决方案;在联合投运的基础上,提出了基于有源滤波器(APF)输出电压定时调整的谐波控制方法,根据剩余谐波矢量调整APF输出电压矢量,从而减小剩余谐波;提出了一种改进的直流侧电压控制方法来减小APF输出的基波电流,通过矢量分析,得出令APF输出的基波电流最小的控制量,进一步减小APF的容量。仿真研究表明5次谐波短时放大情况得到明显改善,直流电压波动量减小约90%,APF基波电流减小约40%~80%;表明了所提出的联合投运能够良好解决谐波短时放大和直流侧电压困难问题,所提出谐波控制方法能够有效控制谐波,改进的直流侧电压控制方法能够有效减小APF的容量。     

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。     

并联型APF控制技术及其应用

有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)的控制核心主要包括补偿电流控制和直流侧电容电压控制两个部分,在对空间电压矢量脉宽调制(SVPWM)控制方法和直流侧电压控制的基本原理分析的基础上进行仿真,仿真结果表明基于SVPWM电流控制和基于传统PI调节的APF补偿效果较理想,为进一步稳定直流侧电压,提高补偿效果,在电压闭环控制的基础上,引入模糊自适应比例积分(PI)调节器,明显减小了直流侧电压的波动,超调量和静差有了很大的改善,具有良好的控制效果。实验结果也验证了该设计方法的可行性。     

改善三相电压型PWM整流器动态性能的研究

针对船舶电力推进系统中三相电压型PWM整流器启动瞬间产生冲击电流、且受负载扰动影响大的问题,设计一种电压平方环作为外环、整流器启动直流侧电容电流作为无功电流的控制方法,该方法可有效抑制整流器启动冲击电流。此外,根据在负载扰动瞬间的功率关系,把补偿电流与负载电流一起作为有功电流的补偿进行前馈控制,从而提出一种新的负载电流前馈控制方法,以提高整流器的抗负载扰动能力和船舶电力推进系统运行的可靠性。仿真启动冲击电流减小了60%,实验启动冲击电流减小了40%。     

并联型有源电力滤波器直流电容电压的控制

控制有源电力滤波器(APF)直流侧电压为适当值是保证其具有良好补偿性能的一个重要因素,以并联型有源电力滤波器交流和直流侧瞬时功率平衡为基础,对并联型有源电力滤波器直流电容平均电压与脉动电压的变化规律进行研究,分析了它们对并联型有源电力滤波器性能的影响。为了克服这种影响,提出了在补偿电流中注入基波有功电流和增大直流侧电容量控制直流电压稳定的一种方法。仿真结果验证了所提出方法的正确性和有效性。     

并联型有源电力滤波器直流电容电压的控制

控制有源电力滤波器(APF)直流侧电压为适当值是保证其具有良好补偿性能的一个重要因素,以并联型有源电力滤波器交流和直流侧瞬时功率平衡为基础,对并联型有源电力滤波器直流电容平均电压与脉动电压的变化规律进行研究,分析了它们对并联型有源电力滤波器性能的影响。为了克服这种影响,提出了在补偿电流中注入基波有功电流和增大直流侧电容量控制直流电压稳定的一种方法。仿真结果验证了所提出方法的正确性和有效性。     

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。     

考虑电源电压畸变时的有源电力滤波器控制方法

在谐波电压较严重的电网中,对于以电源侧电流补偿为正弦波作为控制目标的有源电力滤波器(APF),需要考虑APF接入点处畸变电压的影响.本文分析了此类APF基于正弦波电源电压的控制方式的缺点,提出了一种具有接入点处谐波电压前馈控制的闭环控制新方法.这种控制方法不仅计算简单,便于工程实现,而且有效地提高了有源电力滤波器的动态响应速度.仿真结果表明,即使在电源电压严重畸变的情况下,APF也能取得很好的滤波效果.     

基于高功率因数控制的永磁同步电机无电解电容驱动系统控制策略

永磁同步电机无电解电容驱动系统因其成本与寿命的优势,在白色家电领域逐步得到广泛的应用。然而,由于使用小容量的薄膜电容取代大容量的电解电容,母线电压会以两倍工频波动,在母线电压处于波谷时,逆变器输出电压容易饱和,导致控制性能恶化,网侧电流畸变。因此,提出了一种基于高功率因数控制的转矩控制环和电压矢量修正策略,能够有效提升网侧功率因数,抑制网侧电流谐波并符合IEC 61000-3-2标准。该算法的有效性通过仿真得以验证。     

双环控制整流桥直流侧串联型有源电力滤波器及实验研究

针对广泛应用的整流负荷,提出一种直流侧串联型有源电力滤波器(active power filter,APF)。这种DC侧APF串联在整流桥与负载之间,通过产生谐波电压达到补偿谐波源的目的,使电源电流成为与电源电压同频同相的正弦波。与传统的交流侧有源电力滤波器相比,有源开关的数量减少了一半,简化了电路结构,降低成本。串联型DC侧APF采用双环控制,电流控制跟踪电源电压变化,电压控制调整APF的能量流向,通过改变APF储能电容电压极性,实现对电感电流的连续可控,从而实现谐波治理。这种控制方法具有结构简单、控制效果好等优点。实验结果验证了文中所得结论。     

高功率密度单相变换器的直流有源滤波器研究

单相变换器系统会产生二次脉动功率,使直流母线电压出现二次脉动,危害整个系统。一般采用在直流侧并联大电容或LC谐振电路的方法来抑制直流母线电压的二次脉动,但增加了系统的体积和重量,功率密度较低。为提高系统的功率密度,采用了一种能量双向流动的Buck有源滤波器来抑制直流母线电压的二次脉动。推导滤波器完全补偿脉动功率时电容电压和电流方程,并在此基础上针对高压大功率场合提出双闭环无差拍加重复的控制策略。无差拍控制可提高系统阻尼,重复控制可增加稳态精度。从脉动能量存储、控制带宽两方面讨论APF的参数设计。仿真和实验证明了所提方案能显著减小直流侧滤波电容,提高系统功率密度。     

滑窗迭代DFT法APF直流侧稳压控制研究

有源电力滤波器(APF)是抑制电网谐波的新型方法,其补偿性能主要取决于谐波检测环节和控制环节,同时直流侧稳压控制是APF正常工作的前提。引入滑窗迭代DFT谐波电流检测方法;提出一种稳压电流各相均分的直流电压控制策略;从功率平衡的角度分析了电压环PI调节器参数设计方法。建立仿真模型及设计实验样机,仿真和实验均验证了滑窗迭代DFT法谐波检测的快速性和精确性,以及所提直流侧稳压控制策略的正确性。     

基于有限控制集模型预测控制的APF控制策略仿真

为提高三相四线制电容中分型有源电力滤波器(APF)的稳态和动态补偿特性,引入有限控制集模型预测控制(FCS-MPC)作为其电流控制策略。首先建立并推导了系统在三维αβγ坐标系下的离散预测模型,使得三相耦合和不平衡电流问题得以解决;并根据预测模型,计算出所有预测电流,通过遍历法找到最优开关状态作为输出,达到快速跟踪指令电流的目的,无需调制环节,控制十分简单;同时采用双环PI控制实现直流侧电容电压的稳定和平衡。最后,通过与复合控制方法的仿真比较,验证了该策略在APF系统控制中的可行性和有效性。