中压级联SVG直流侧电压均衡控制策略

基于H桥级联多电平SVG是目前中压领域有效补偿无功电流的最佳方案之一,而如何保持其直流侧电压平衡的问题却成为其应用在中压场合的一个难点。为此,建立了中压级联SVG的数学模型和详细推导了它的波动过程,并提出了一种分层控制电压均衡的新方法。上层控制主要是在改进的瞬时无功检测算法基础上,根据自适应PI参数实时地调节有功电流指令,进而保持全局稳压和相间均压;下层均压控制则在上层控制基础上补偿一个基于单位化电流的调制波微调量,从而实现每相各单元电压均衡。最后仿真和实验结果表明,该控制方法可有效地应用于中压SVG领域。     

电压分层控制的H桥级联有源滤波器研究

为了研究应用于中高压领域的有源电力滤波器(APF),建立了3级H桥级联APF数学模型,采用载波相移调制技术将装置的等效开关频率提高6倍,基于瞬时无功功率理论提取谐波及无功电流,采用三角载波比较法跟踪指令电流,直流侧电压采用分层控制来实现稳压和均压。仿真结果表明,H桥级联APF能够快速精确地检测出谐波及无功电流,在器件开关频率1.05 k Hz下补偿谐波及无功电流,将电网相电流THD由27.66%降至1.24%,同时维持直流侧电压的稳定和均衡,使电压误差率不超过2%。系统能在1个电网周期内响应负载的动态变化,从而验证了方案的可行性。     

级联型H桥多电平变流器在有源电力滤波器中的应用

针对级联型H桥有源电力滤波器(APF)直流电压的不平衡,提出了改进的电压内、外环加电流环控制方法,实现直流电压的均衡控制。采用基于瞬时无功功率理论的ip-iq谐波检测法和CPS-SPWM调制技术,搭建了2级级联型APF模型。仿真结果表明,采取所提出控制策略的级联型H桥APF能够很好地补偿谐波电流,同时也能维持直流电压的平衡和稳定,从而验证了方法的正确性和可行性。     

H桥级联型APF直流侧电压平衡三级控制

H桥级联型有源电力滤波器能够稳定工作的前提是各个直流侧电容电压均衡。由于各H桥单元的差异等原因,直流侧电压的不平衡不仅影响APF的谐波电流补偿效果,而且影响其安全运行。针对级联APF与电网之间的功率交换模型和补偿谐波电流的特征,通过控制APF输出五次零序电压来实现三相之间电压均衡、输出基波正序有功电流实现全局稳压。通过在相内每个H桥交流侧叠加有功电压矢量实现相内电压均衡,最终实现每一个直流母线电压的均衡稳定。同时H桥级联APF补偿谐波电流,降低网侧电流畸变率,低压环境下的仿真和实验结果验证了控制策略的有效性,为级联APF向更高电压等级场合的应用提供了基础。     

基于混合调制的混合H桥级联APF研究北大核心

有源电力滤波器能够有效地、实时地跟踪补偿非线性负载产生的幅值、频率变化的谐波和无功电流。研究了一种星型结构的混合3单元H桥级联三相APF,在中高压领域有比较广阔的应用前景。首先对其进行了数学建模,详细地分析了混合调制方式;指令电流采用基于瞬时无功功率理论的方法进行提取,H桥模块直流侧电压采用分层控制来实现稳压。通过仿真验证了设计的APF能够有效地补偿负载电流中的畸变成分,系统表现出良好的稳态和动态性能。     

基于混合调制的混合H桥级联APF研究

有源电力滤波器能够有效地、实时地跟踪补偿非线性负载产生的幅值、频率变化的谐波和无功电流。研究了一种星型结构的混合3单元H桥级联三相APF,在中高压领域有比较广阔的应用前景。首先对其进行了数学建模,详细地分析了混合调制方式;指令电流采用基于瞬时无功功率理论的方法进行提取,H桥模块直流侧电压采用分层控制来实现稳压。通过仿真验证了设计的APF能够有效地补偿负载电流中的畸变成分,系统表现出良好的稳态和动态性能。     

基于级联H桥换流器的APF-STATCOM的控制与调制

有源滤波器(APF)和静止同步补偿器(STATCOM)在电力系统应用中都是独立开来,分别进行谐波抑制和无功补偿。将APF和STATCOM功能结合起来,以级联H桥换流器构成APF-STATCOM装置,同时实现无功补偿和谐波抑制。在分析级联H桥APF-STATCOM拓扑及其工作原理的基础上,提出了一种简单有效的控制策略;针对级联H桥换流器各子模块间的电容电压均衡问题,采用最近电平逼近调制(NLM)并提出了一种适用于级联H桥换流器的电容电压均衡控制策略。利用PSCAD/EMTDC对36级联H桥APF-STATCOM进行了建模仿真,结果验证了该控制策略和电容电压均衡控制策略的可行性和有效性,并表明所提出的电容电压均衡策略能有效避免H桥模块IGBT不必要的频繁开关,减少器件的开关频率。     

单相H桥级联型APF模型预测控制方法研究

针对单相H桥级联型有源电力滤波器(active power filter,APF),提出一种基于模型预测控制的单目标预测控制法。通过建立电流跟踪误差的指标函数,将输出电平作为控制变量,选取使指标函数值最小的输出电平,实现对参考电流的跟踪。结合改进的电压排序法,采用子模块电容电压的改进平衡控制策略,实现子模块电容电压平衡,并降低了器件的平均开关频率。对输出电流模型预测控制的稳态误差进行理论分析,探索了系统参数与系统补偿性能的关系。与传统控制方法相比,该方法无需考虑复杂的参数整定与权重系数设计,且具有计算量少与易于数字化实现等优点。搭建了H桥级联型APF仿真平台,仿真结果表明,APF系统可快速补偿中压大容量系统中的谐波电流,具有优越的动、静态性能。     

单相半桥并联型APF研究

本文针对单相电力电子设备所带来的谐波和无功电流危害电网的问题,研究了一种基于半桥结构的单相并联型APF。首先分析了半桥拓扑结构的工作原理,推导了一种适用于单相电路的谐波和无功电流检测算法,采用该算法并结合三角波比较电流跟踪控制方法,实现了对APF补偿电流的控制。然后为了更好地输出补偿电流,在半桥逆变器的交流侧设计了LCL型滤波器。最后通过Matlab/Simulink仿真表明,单相半桥并联型APF对电网中的谐波和无功电流能够起到很好的补偿效果,验证了系统的可行性。     

单相级联APF谐波与无功电流检测的研究

瞬时无功功率理论在三相电路谐波和无功电流检测中得到了广泛的应用,该理论也适用于单相电路.对基于该理论的检测方法之一即构造两相电流分量的方法进行了详细的推导,针对现有方法中的不足进行改进,新增了单独的无功电流检测环节,并给出了准确获得各电流量的关键算法.在采用该检测方法的同时,将10个H桥级联的拓扑结构应用于单相APF,运用倍频载波移相调制技术和电流PI控制实现APF的功能.大量的仿真分析证明了提出的检测方法的正确性和有效性,APF接入系统后的仿真结果表明该装置能够很好地完成谐波及无功电流的补偿功能.     

负载不对称H桥级联APF直流电压平衡控制

H桥级联型有源电力滤波器(APF)在高压场合的谐波处理方面具有广阔的应用前景。三相三线制系统下负载不对称时,APF输出的基波电压和电流产生不同的有功分量分配至三相,再加上H桥各个模块的差异等原因,导致直流侧电压不均衡,影响APF的正常运行。通过对级联APF功率模型的推导,控制APF输出基波正序有功电流稳定全局电压、输出基波负序电流实现三相之间电压均衡。在全局稳压和相间均压条件下,控制各H桥交流侧输出补偿有功电压矢量实现相内电压均衡,最终将每个H桥直流电压维持在给定值附近,同时APF补偿谐波电流,降低网侧电流THD。在低压条件下的仿真和实验结果验证了所用方法的可行性,为级联APF向更高电压等级场合的应用提供了基础。     

具有谐波分频补偿功能级联静止同步补偿器

传统的静止同步补偿器功能(STATCOM)较为单一,特别在大功率领域主要以补偿无功或稳定电压为主,提出一种谐波分频补偿技术,能够在动态无功补偿的同时实现20次以内的谐波治理,解决了目前大功率领域中无功与谐波不能综合补偿的问题。此外,给出了装置基于平均开关法的数学模型,在此基础上实现有功和无功电流的解耦控制。该补偿器采用8级级联H桥结构,配合载波移相SVM技术运用,装置最大可实现17电平的电压波形,电流电压利用率高且易于数字化实现。最后,仿真和实验结果表明,基于谐波分频控制技术的6 kV级联同步补偿器能够在实际电网中,以较低的开关频率,准确、有效地实现无功功率与谐波的综合补偿。     

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MMC拓扑的有源滤波器控制策略研究

为提高大容量有源滤波器(APF)的耐压水平和等效开关频率,提出了一种基于模块化多电平(MMC)的有源滤波器控制方法。该控制方法对APF输出的基波电流采用间接电流方式实现有功和无功的解耦控制,采用基于正序基波提取器的预测谐波电流控制实现对谐波电流的补偿,然后将间接电流方式和预测谐波电流控制方式产生的电压信号作为有APF输出电压的参考值。同时,为克服传统载波相移脉宽调制方式均压控制环节PI控制器繁多的缺点,对载波相移脉宽调制方式做了改进,采用载波相移脉宽调制和电容电压排序均压控制相结合的调制方式。通过Matlab/Simulink对其进行了仿真验证,该控制方法是正确可行的。     

级联型有源电力滤波器控制技术研究

在高压大容量场合,传统的级联型有源电力滤波器(APF)需要对谐波和无功电流进行检测,算法复杂,且检测精度影响APF的电流补偿效果.提出一种直接电流控制(DCC)和倍频载波相移SPWM(FDCPS-SP-WM)相结合的级联型APF控制技术,具有易于实现、谐波补偿效果好等优点.首先构建了直流侧电压、网侧电流双闭环控制方案;然后对双闭环控制系统的具体实现进行了分析;最后通过一台1kV·A,10 kHz两H桥级联APF的原理样机进行了实验验证.     

基于功率平衡原理的单相串联有源电力滤波器

提出一种基于功率平衡原理的串联型有源电力滤波器(APF)。在分析串联型有源电力滤波器功率平衡特点的基础上，导出基于功率平衡的串联APF的控制策略和控制方程，分析了串联APF直流侧电压的确定原则和设计公式。所推荐的控制方式不需要进行复杂的基波检测和计算，只需要检测APF直流侧电容电压和电源输出电流，仅用简单的模拟电路就可以实现，可以同时补偿谐波和无功电流。仿真结果表明基于功率平衡原理的串联型APF对电压型谐波源具有较好的补偿效果，证明了理论分析的正确性。     

三相有源电力滤波器控制方法的研究

基于单周控制的三相有源电力滤波器(APF)虽不需谐波检测电路,电路相对简单,但只能同时补偿谐波和无功电流,且要求电源电压无畸变,故有局限性。为此将ip-iq谐波检测法和单周控制方法相结合,利用ip-iq法检测负载电流的谐波和无功分量,以单周控制作为电流跟踪控制方式,推出单周控制方程,基于此的建模和仿真研究结果表明:APF可灵活地补偿非线性负载的谐波和无功电流,且补偿效果良好,有一定可行性。     

CPS-SPWM在级联型有源电力滤波器中的应用

提出了基于载波相移-正弦脉宽调制(CPS-SPWM)技术的级联H桥型多电平变流器,它是CPS-SPWM技术与级联H桥型变流器拓扑结构的结合,同时具备二者的优点,在大功率变流器领域具有很好的应用前景.文中给出了载波相移技术在级联H桥型变流器上的具体实现方法,并将其应用在并联型有源电力滤波器(APF)中,对直流侧总电压闭环电压控制的原理进行了验证.仿真和实验结果表明,该并联型APF系统在低开关频率情况下能够准确有效地补偿谐波和无功电流,性能良好.     

配电网无功补偿中的平均功率平衡控制

针对配电网的无功补偿问题,选取级联H桥型静止同步补偿器(STATCOM)的星形主电路为研究对象,提出了一种通过直流侧电压分层控制来实现系统平均功率平衡控制的方法。为此,建立了级联H桥型STATCOM的数学模型并分析了系统的功率交换过程。结果表明,只要对系统相电压和相电流的正序、负序分量进行合理控制,即可实现该型STATCOM的直流侧电压平衡和无功动态补偿。所提方法基于这一认识而提出,该方法以平均有功功率和平均无功功率为控制量,控制产生系统的参考补偿电流,并将其正序、负序分量与实际补偿电流的对应分量比较后得到调制信号。仿真分析表明,该方法在直流侧电压的平衡控制和系统的无功动态跟踪方面都具有良好的效果。     

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。