基于直接电流控制的并联型PFC变换器研究

提出了并联型功率因数校正(PFC)的概念,揭示了基于直接电流控制的并联型有源电力滤波器(APF)和传统PFC技术的内在联系。并联型PFC兼具并联型APF和传统PFC的优点,即只需处理谐波和无功功率,装置容量小,效率高,且无需计算谐波及无功电流,就能实现单位PFC,且控制简单。在此详细分析了并联型PFC变换器的工作原理,建立了系统的小信号模型,并对系统参数进行优化,最后通过1 kW,20 kHz的原理样机验证了并联型PFC系统具有良好的谐波补偿效果和PFC性能。     

一种用于并联型有源电力滤波器的离散解耦控制方法

为解决三相三线并联型有源电力滤波器(APF)电流之间的耦合问题,在应用谐波与瞬时无功电流检测算法的基础上,提出了一种离散解耦控制策略.该方法基于α-β变换,建立了α-β坐标系下的三相三线并联型APF数学模型,推导了中性点电压对电流控制的影响.在(-(域中采用两个电流控制器实现了APF系统的电流解耦控制,有效消除了中性点电压的影响.该方法易于数字化实现,减少了计算量.理论推导和仿真实验表明了该方法的正确性和有效性.     

有源滤波器在d,q坐标系下的PI-模糊谐振控制

有源电力滤波器(APF)被认为将代替传统LC无源滤波器,用来治理线路上非线性负载及开关器件产生的谐波和无功电流.APF为消除谐波,逆变器必须根据指令输出补偿电流,而谐波电流随时间快速振荡变化,因此电流控制器对谐波电流的跟踪能力决定了APF的性能高低.在此分析了并联型APF的电流控制数学模型,针对并联型APF提出一种简单...     

基于DSP的有源电力滤波器开关控制策略研究

提出了一种简单有效的三相三线并联有源滤波器(Active Power Filter,简称PFC)控制策略,以实现补偿电流的注入,从而消除非线性负载的谐波电流.通过分析三相三线电压型APF拓扑结构和电流误差与变流器状态之间的关系,提出了以无差拍控制作为APF的控制策略,即三相电流综合误差为最小的控制方法,实现了变流器桥臂的关联控制,加快了计算速度,提高了桥臂动作的效率,具有控制精度高、开关频率低的特点.通过实验,验证了所提出的补偿电流控制策略的正确性和可行性.     

有源电力滤波器损耗计算方法的研究

有源电力滤波器(APF)作为一种特殊的变流器,需要分别或者同时输出基波电流和谐波电流。由于其工作状态的特殊性,损耗的计算及散热设计存在一定的难度。此处以并联型T型中点箝位式(TNPC)三电平APF为例,通过分析变流器的各种工作模态及过渡过程,发现很难通过传统的解析算法直接推演出通用的损耗计算解析表达式,而利用数值算法累加计算APF的损耗是一种行之有效的离散化方法。通过分析APF在几种典型工况下的损耗模型,得到了APF损耗特性的计算方法。以一台20kW的APF为研究对象,利用Matlab软件进行了算法实现验证,并将仿真结果与该APF的实际损耗数据进行了对比,验证了该分析和计算方法的正确性,为APF的散热设计提供了有效的技术支撑。     

基于能量守恒PI控制方法的有源电力滤波器研究

针对并联型有源电力滤波器谐波电流分量检测运算复杂,从直流侧电容电压以及APF补偿电流的双闭环控制角度出发,分析了在省略谐波及无功电流模块后的APF电流关系,在此基础上提出可基于新型电源电流控制的方法,不再需要复杂的硬件设计和有功电流运算单元,且保留了双闭环电流控制回路和参考指令电流控制器.并从能量守恒的角度论证了这种方法的可行性,提出了一种高性能的APF控制方法.最后通过仿真实验证明理论分析的正确性.     

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.     

基于虚拟阻抗方法的无电压传感器APF控制策略

为了解决并联有源电力滤波器(APF)控制算法复杂和开关频率高的问题,建立了并联无电压传感器APF数学模型,提出基于虚拟阻抗方法APF控制策略。无电压传感器APF无需复杂的锁相倍频电路,只需检测电流信号即可补偿与控制谐波电流,简化了控制算法。基于虚拟阻抗控制的APF,模拟出需要的电容特性来抵消无功电流分量和谐波分量。仿真及结果验证了基于虚拟阻抗控制无电压传感器APF,在较低开关频率下,仍然具有较好的补偿性能。     

有源电力滤波器的高阶微分反馈控制

针对并联型有源电力滤波器(APF)的直流侧电压波动对谐波电流补偿影响的问题,研究利用高阶微分器(HOD)构成高阶微分反馈控制器(HODFC)替代传统PI控制器,对并联型APF直流侧电压进行控制。通过HOD可以高品质地提取输入信号和输出信号以及其一阶微分和二阶微分,结合一定的控制律实现对APF的HODFC控制。仿真结果表明该控制策略具有可行性,与传统PI控制比较,具有良好的静态和动态性能,可使并联型APF直流侧电压在不到1/2个电源周期中就达到稳定,同时电流畸变率从24.49%降到2.31%,能显著改善电网质量。     

基于电源电流控制的有源电力滤波器研究

从对ip-iq检测算法有源电力滤波器(APF)仿真分析出发,论证了负载电流谐波检测方式并联型APF和电源电流直接控制方式APF的等效性,并给出了电源电流控制的控制方案。最后,对经典方案与电源电流控制方案分别利用Matlab仿真,仿真波形充分验证了两种方案的等效性。     

低压并联型有源电力滤波器谐波检测算法的研究

研究了低压并联型有源电力滤波器的谐波检测算法。通过d-q变换对三相电流进行坐标变换,提取其基波有功分量,从而检测出其谐波与无功分量。该改进算法为电流的d-q变换提供精确的参考相位。采用改进的检测算法,电压畸变不会影响该算法检测的精确度,并能有效地检测负载电流的谐波与无功分量。     

单电阻采样连续导通交错式功率因数校正技术

连续导通交错式功率因数校正(PFC)具有纹波电流小与转换效率高等优点,在家电领域得到了广泛的应用。然而,由于交错式PFC既要实现总输入电流的谐波抑制,也要实现分支电路电流的平衡控制,因而常规交错式PFC方案需要多个电流采样电路,导致成本上升与可靠性下降。针对此问题,本文提出一种低成本的交错式PFC控制的全新电路与方法。通过MCU对采样电阻的电压在特定时刻进行采样,并根据采样值重构出总电流与支路电流,可实现单电阻的交错式PFC控制。实验结果表明,该方法可实现低成本的交错式PFC,输入电流谐波得到有效抑制,且支路电流达到均衡的效果。     

并联型有源电力滤波器的无功功率选择性补偿方法

有源电力滤波器在不同的应用场合需为负载提供不同的无功功率。为此,提出了一种有源电力滤波器输出无功的可控方法。该方法利用电网负载电流或电网电压产生基波因子,再和电压控制器的输出相乘产生电网电流的控制信号,使得有源电力滤波器能够在滤除谐波时有选择性地补偿无功功率,可以补偿无功或不补偿无功,克服了传统有功平衡控制方法只能实现谐波和无功功率同时补偿(不适合应用于大容量无功功率负载)的缺点,适合于更多的应用场合;并且该方法无需坐标变换,算法简单;此外,该方法还不需要锁相环电路,硬件成本低。实验结果验证了该方法的有效性和正确性。     

非对称交错式PFC的控制策略研究

分析了交错式PFC控制算法的基本原理及两相交错式PFC的优势,建立了非对称两相交错式PFC的仿真模型,并得到其仿真电压电流波形,针对仿真模型中由于元器件差异导致两相电流不相等的情况,提出了一种电流补偿控制策略。仿真结果表明补偿后的两相电流相等且输出电压稳定。     

统一电能质量控制器的研究

讨论了一种统一电能质量控制器的拓扑结构,介绍了它的工作原理、补偿指令的产生方法和控制策略。其中串联有源电力滤波器被控制为电压源,并联有源电力滤波器被控制为电流源,使得负载电压为正弦电压,电网输入电流为正弦电流。在理论分析的基础上,应用MATLAB6.5软件对三相三线系统进行了仿真研究,结果表明统一电能质量控制器可有效地补偿电网侧和负载侧产生的多种电能质量问题。     

基于UC 3854的高功率因数校正器设计

功率因数校正PFC(Power Factor Correction)是治理谐波污染的一种有效方法。设计了一种带中心抽头电感的单相Boost高功率因数校正器,与传统型功率因数校正主电路相比,该主电路拓扑结构只是在电感磁环上增加了几匝线圈,引出一个中心抽头,能够有效地抑制电流冲击,降低纹波噪声,提高了功率因数校正主电路的可靠性。控制电路采用平均电流型功率因数校正芯片UC3854。分析了尖端失真、输出电压飘升以及重载下输出电压参数调整等实际问题,并给出了相应的解决方案。仿真与试验结果表明,该Boost功率因数校正器设计合理、性能可靠,功率因数可达0.99,而且与流行的PFC控制电路兼容。     

具有快速动态响应的数字功率因数校正算法

为了提高功率因数校正(power factor correction,PFC)输出电压对负载变化的动态性能,在分析电压环对输入输出谐波影响的基础上,提出一种快速动态响应数字PFC算法。该算法通过增大电压环带宽来提高负载动态响应速度,采用矢量旋转方式产生谐波补偿量来抵消因电压环带宽增大引起的二次谐波。它无需增加外围硬件电路,通过与控制芯片相对应的图形化编程方式完成快速动态响应数字算法。实验结果表明当负载功率发生大范围变化时,所设计的系统具有快速动态响应能力,同时输入电流总谐波畸变率(total harmonic distortion,THD)小于10%,功率因数达到0.99。     

一种新型的快速电流检测方法的研究

为了提高并联型有源电力滤波器对快速变化的电流型负载进行灵活补偿时的性能，该文提出了一种带预测功能的电流检测算法。通过引入一种简单有效的预测算子可以使电流检测环节的动态性能大大提高，同时几乎不增加控制部分的复杂程度。结合作者提出的一种基于时域的电流检测算法，使有源电力滤波器能够根据不同的补偿目的进行灵活的补偿。实验结果证实了新的电流检测算法与传统的电流检测算法相比具有更好的动态性能。最后给出了采用新算法的有源电力滤波器根据不同补偿目的进行补偿的实验波形，补偿效果良好。     

一种用于数控功率因数校正的占空比控制算法

功率因数校正技术存在开关周期内需要大量运算操作的问题,受数字控制器计算速度的影响,开关频率的提高受到限制;当负载和输入电压变化时,其调整能力不强.针对此问题提出一种应用于Boost功率因数校正电路中的占空比控制算法.该算法不仅可以使电流环和电压环两方面的计算同时进行,而且运算操作大大减少.当负载和输入电压发生阶跃变化时,算法通过引入输出纹波电压和前馈输入电压来补偿每个开关周期的占空比,保证了输入电流仍是良好的正弦波形,并保证功率因数校正系统具有较快的动态响应速度和较高的稳定性.仿真结果表明,电路工作在开关频率为100 kHz的情况下,功率因数达到0.998以上,能够达到功率因数校正的目的.