并联型有源滤波器的自适应无源性控制方法研究

针对有源滤波器电流谐波分量检测复杂,且在非线性负载变化时出现电源电流畸变的现象,基于非线性控制理论,从能量平衡关系出发,提出了新型的有源滤波器控制方法。利用本质上是非线性反馈的无源性控制(PBC)策略,实现直流侧电容电压的补偿控制,在非线性负载时变未知情形下,确保系统稳定的同时,实现谐波电流的精确计算与跟踪。基于此,将PBC方法与自适应控制相结合,实现线路参数与负载变化时参考谐波电流的准确跟踪,并有效抑制由电阻、电感变化引起的跟踪误差。该方法从能量角度分析并联型有源滤波器的控制系统,确定不必抵消的"无功力",设计全局定义的控制律,具有形式简单、无奇异点、鲁棒性好等特点。基于dSPACE的实验结果证明了该控制策略的有效性。     

基于灰色预测理论的并联型混合电力有源滤波器研究

并联型混合有源滤波器应用于电力系统可以动态抑制电网谐波,但由于有源滤波器控制延时影响而无法进行完全电流补偿.提出采用灰色模型来实现无时延预测控制,并将其应用于并联型混合有源滤波器有效补偿非线性负载中的谐波电流.文中具体分析了并联型混合电力有源滤波器的谐波检测原理、灰色预测控制策略及PWM滞环比较控制策略,在EMTDC平台建立基于灰色预测控制策略的并联型混合有源滤波器仿真模型进行测试,仿真结果表明采用灰色预测控制策略的并联型混合有源滤波器有较好的谐波抑制和无功补偿的性能.     

基于StatRF改进单周控制的谐波滤波器

基于传统单周控制的有源滤波器无法区分非线性负载电流中的谐波与无功分量,因此有源滤波器除了补偿谐波外,需同时补偿大量无功电流,从而导致有源滤波器的额定功率增加。提出一种基于静止坐标(stationary reference frame,Stat RF)控制器改进的单周控制,该控制策略可以仅补偿负载电流中的谐波分量。重构了单周控制的参考信号,遵循单周控制简单的控制理念,给出并实现了相关的控制等式。该控制简单易于实现,无需坐标变换。改进的单周控制策略保证了出色的单独谐波补偿效果,同时保留了传统单周控制的突出优点,如无锁相环、保持恒定的开关频率等。最后通过搭建的基于DSP的有源滤波器验证了该控制策略的有效性。     

基于灰色预测理论的并联型混合电力有源滤波器研究

并联型混合有源滤波器应用于电力系统可以动态抑制电网谐波,但由于有源滤波器控制延时影响而无法进行完全电流补偿。提出采用灰色模型来实现无时延预测控制,并将其应用于并联型混合有源滤波器有效补偿非线性负载中的谐波电流。文中具体分析了并联型混合电力有源滤波器的谐波检测原理、灰色预测控制策略及PWM滞环比较控制策略,在EMTDC平台建立基于灰色预测控制策略的并联型混合有源滤波器仿真模型进行测试,仿真结果表明采用灰色预测控制策略的并联型混合有源滤波器有较好的谐波抑制和无功补偿的性能。     

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.     

基于自抗扰控制器的有源滤波器直接电流控制

为提高有源电力滤波器的控制策略水平,本文分析了电压型有源电力滤波器、电源及非线性负载三者之间的有功功率平衡,在此基础上提出了一种基于自抗扰控制器的有源电力滤波器的直接电流控制方法.将负载电流和电源电压等因素作为系统的未知干扰,用扩张状态观测器对未知扰动进行观测,然后利用非线性反馈控制律进行补偿.无需检测谐波电流及无功电流,省去了复杂计算,简化了控制器的设计.仿真结果显示:电网电流被补偿为与电网电压同相位的正弦波,证实了该控制方法是可行的.     

基于电路模型和神经网络的谐波电流检测方法

针对有源滤波器的谐波电流与无功电流检测建立了三相非线性负载的等效电路模型,提出了一种基于神经网络的检测方法.该方法使用神经网络对模型中的电阻负载进行逼近,得出相对应的电力系统中的基波有功电流,从而实现谐波电流的检测.仿真结果证明了该方法的有效性.     

基于李雅普诺夫函数的并联型混合有源电力滤波器非线性控制方法

针对有源电力滤波器电流谐波分量检测复杂、非线性负载变化时电源电流畸变的问题,提出基于李雅普诺夫函数的并联型混合有源电力滤波器(SHAPF)非线性控制方法。在建立SHAPF仿射非线性模型的基础上,设计电压-电流双闭环控制回路。从稳定性角度出发,针对内环电流环提出基于Lyapunov函数的非线性控制策略,实现无功补偿电流的解耦控制,快速跟踪谐波参考电流,并以增强系统抗干扰性能为优化目标,求取控制器最优增益,确保线路参数发生摄动或负载需求发生阶跃变化时,系统仍能稳定运行。外环电压环采用滑模非线性控制方法,保持电容电压平稳,实现负载突变时的动态调节。应用Matlab/Simulink软件进行仿真分析,并基于d SPACE实验平台验证所提出控制策略的可行性和有效性。仿真和实验结果表明:基于Lyapunov函数的非线性控制方法具有简单易行、稳定性高、鲁棒性强的特点。     

基于单周控制的四桥臂三相四线制串联型有源电力滤波器

提出一种基于单周控制的四桥臂三相四线制串联型有源电力滤波器.它不需要检测三相负载电流和三相输入电压,也不需要任何乘法器,可以大大简化谐波检测电路和电流跟踪控制电路.整个控制电路仅由几个带复位的积分器、比较器、触发器以及一些线性元件组成,控制电路简单、可靠、无延迟.在对四桥臂三相四线制串联型有源电力滤波器进行分析、建模的基础上,进行了仿真研究.仿真结果表明:该有源电力滤波器能有效地实时补偿非线性负载产生的谐波、无功电流和零线电流.     

电力有源滤波器中谐波电流检测与仿真

在电力有源滤波器设计中,谐波电流的实时检测是控制与补偿的关键技术环节。基于坐标变换和瞬时无功理论,得到谐波电流值。为了验证理论分析,进行不控整流桥带容性负载的非线性负载仿真。基于Matlab/Simulink的仿真结果表明可以有效地得到电流中的基波和谐波成分。     

并联有源电力滤波器并列运行控制策略研究

针对大容量非线性负载谐波补偿问题,采用多台并联有源电力滤波器（APF）并列运行提高系统补偿容量。对多台APF联合运行的协调控制方案进行研究,采用比例和截断的限流方法,保证了每台APF的安全可靠运行。最后提出一种基于级联的分次谐波并列补偿方案,仿真和试验结果表明有优良的谐波补偿效果。     

并联型APF补偿电压源型非线性负载时谐波电流放大效应的研究

为拓展并联型有源电力滤波器（active power filter,APF）的应用,通过采用电路等效分析的方法,研究并联型APF对电压源型非线性负载的补偿特性,重点分析负载谐波电流放大效应,定性与定量地解释产生此效应的原因。在此基础上,从电路拓扑以及APF控制两方面提出抑制谐波放大效应的措施,使得并联型APF对电压源型非线性负载取得良好的补偿效果。仿真与实验结果验证了理论分析的正确性。     

三相三线并联型有源电力滤波器的数字化实现

基于整流桥非线性负载电流分析,给出三相并联型有源电力滤波器的一种新型谐波检测算法。对新型谐波检测算法的原理进行了阐述并给出其实现方法,阐述了谐波检测滤波器的设计方法,分析和研究对负载突变时谐波检测算法对直流母线电压影响机理,指出负载突变时直流母线电压波动的原因。最后,就全谐波检测算法和新型谐波检测算法进行仿真和实验对比研究,结果验证了新型谐波检测算法的可行性和可靠性。     

New digital reference current generation for shunt active power filter under distorted voltage conditions

In this paper, a new reference current computation method suitable for shunt active power filter control under distorted voltage conditions is proposed. The active power filter control is based on the use of self-tuning filters (STF) for the reference current generation and on a modulated hysteresis current controller. This active filter is intended for harmonic compensation of a diode rectifier feeding a RL load under distorted voltage conditions. The study of the active filter control is divided in two parts. The first one deals with the harmonic isolator which generates the harmonic reference currents and is experimentally implemented in a DS1104 card of a DSPACE prototyping system. The second part focuses on the generation of the switching pattern of the inverter by using a modulated hysteresis current controller, implemented in an analogue card. The use of STF instead of classical extraction filters allows extracting directly the voltage and current fundamental components in the α–β axis without phase locked loop (PLL). The performances are good even under distorted voltage conditions. First, the effectiveness of the new proposed method is mathematically studied and verified by computer simulation. Then, experimental results are presented using a DSPACE system associated with the analogue current controller for a real shunt active power filter.     

Hybrid solutions for improving passive filter performance in highpower applications

This paper presents a new control scheme for a parallel hybrid active filter system intended for harmonic compensation of large nonlinear loads up to 50 MVA, to meet IEEE 519 recommended harmonic standards. The active filter is small rated, 2%-3% of load kilovoltampere rating. The control scheme is based on the concept of synthesizing a dynamically variable inductance, and its usefulness is demonstrated for an active filtering application. A synchronous reference frame (SRF) controller implements the dynamically varying negative or positive inductance by generating active filter inverter voltage commands. This variable inductance controller parallel hybrid active filter system can selectively synthesize multiple “active inductances” at dominant harmonic frequencies without affecting passive filter impedances at all other frequencies. This controller also provides a “current limiting” function to prevent passive filter overloading under ambient harmonic loads and/or supply voltage distortions. Three implementation variations of a parallel hybrid active filter system are presented. This paper also proposes the use of power factor correction capacitors as low cost passive filters for a parallel hybrid active filter system, which are controlled to provide either single or multiple tuned harmonic sinks and to increase cost effectiveness for high power applications. Simulation results validate the proposed variable inductance controller operation for mistuned passive filters     

一种新的有源滤波器控制方法研究

有源滤波器的滤波效果很大程度上取决于其控制性能,为了使逆变器的输出能迅速、准确地跟随参考信号的变化,提出了一种单独注入式有源滤波器控制方法。该法将负载谐波电流分成不同频率段的谐波电流信号,这些电流信号通过相应的谐波相位补偿器补偿无源部分相位偏差,再将各频段的谐波电流控制信号累加算得有源电力滤波器的PWM控制信号。仿真结果表明:该法控制的有源滤波器控制器滤波效果好、实时性强。     

基于实时均流的模块化有源电力滤波器并联系统补偿策略

针对大容量非线性负载的谐波补偿问题,提出了一种模块化有源电力滤波器并联组合系统。研究了多模块并联组合系统的结构及其工作原理,在此基础上建立小信号模型加以分析,并引入模块容量差异化情况下的控制策略作为对比,提出了相同容量模块间基于均流系数实时更新的均流控制及冗余控制策略。各个模块内则采用数字比例—积分(PI)和重复控制构成的复合电流控制策略,保证系统的稳态补偿精度和动态响应速度。最后,搭建了单台容量为50kVA的双模块有源电力滤波器并联组合系统,对比了不同模块间控制策略及不同模块内控制策略的补偿效果,实验结果证明了所提出的控制策略的可行性和有效性。     

有源电力滤波器电路拓扑研究综述

对有源电力滤波器(APF)的各种拓扑进行了研究.通过电路对偶原理,把现有的谐波负载类型分为电流源非线性负载(Current Source Nonlinear Load,简称CSNL)和与其对偶的电压源非线性负载(Voltage Source Nonlinear Load,简称VSNL),同样把现有的APF按其功能分类概括为抑制和补偿这两类谐波负载的对偶型APF,同时对由对偶衍生出的一些新型拓扑的滤波特性进行了比较.