并联有源电力滤波器典型重复控制策略的分析与改进

目前并联有源电力滤波器采用的典型重复控制通常由PI控制与重复控制并联构成,存在中频段开环增益不足的缺点,且PI控制器同时存在于前向通道与反馈通道中,动态补偿效果不佳。提出了改进的重复控制策略,利用PI控制构成电流内环,对控制对象的中低频段特性进行校正,提高控制系统鲁棒性。利用前向通道中的重复控制器提供对谐波信号的高增益,提高了有源电力滤波器的中频段带宽。同时利用参考电流信号前馈至PI控制电流内环,充分保证控制系统的动态性能。仿真和实验结果验证了所提出控制策略的正确性和有效性。     

混合型有源电力滤波器的复合电流控制策略

针对电网中非线性负载引起的谐波问题,提出了一种并联混合有源电力滤波器结构。基于此拓扑结构,建立了其数学模型,并设计了基于PI控制策略的电流控制器。针对传统PI控制方法补偿精度受带宽制约,补偿效果不理想的问题,提出了基于重复控制的电流双闭环控制方法,并设计了双闭环电流控制器。仿真和实验结果表明,该控制策略具有很高的稳态补偿精度,能够有效补偿由非线性负载引起的谐波电流。补偿后电网电流THD降低到5%以下,波形近似于正弦波。     

有源电力滤波器电流控制研究

传统PI无法实现有源电力滤波器无静差谐波补偿,于是本文提出了两种输出电流控制策略：PI控制和重复控制并联运行的复合控制技术与指定次数无静差控制技术。PI控制和重复控制并联运行的复合控制技术利用重复控制对于周期扰动信号无差跟踪的特点来提高有源滤波的稳态精度,PI控制保证有源电力滤波器的动态性能。指定次数无静差控制技术对单频率谐波进行无静差调节。仿真与实验结果证明了所提出的两种控制技术的有效性。     

三相并联型有源电力滤波器补偿电流性能分析与改进

三相有源电力滤波器通常用来补偿非线性负载所引起的谐波和无功电流。在有源电力滤波装置中，其补偿性能的好坏，很大程度上取决于控制器的设计。但由于非理想因素的影响，例如输出电流环路带宽有限、检测电路的延时、指令电流的产生等，都会影响补偿效果，而传统的PI控制由于带宽有限不能实现无静差输出。为了提高三相并联型有源电力滤波器的补偿性能，该文在同步旋转坐标系下提出了一种理想的电流控制策略即基于PI控制和重复控制并联结构的电流控制方法，利用重复控制对于周期扰动信号无差跟踪的特点来提高有源滤波的稳态精度，PI控制保证有源电力滤波器的动态性能。实验结果和理论分析充分证明了所提并联结构电流控制器的可行性。     

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.     

考虑系统稳定性的级联H桥有源滤波器控制策略研究

系统内的无功补偿电容器会改变电网的阻抗特性,从而和有源滤波器的阻抗在某些频率下相匹配,引发谐振,导致系统失稳.论文针对这一问题,以基于级联H桥拓扑的有源滤波器为应用对象,提出了兼顾滤波和无功补偿的协同控制策略,在滤波的同时取代并联电容器进行无功补偿,以确保系统的稳定运行.该控制策略为了补偿谐波电流,在旋转坐标系解耦控制中的电流内环引入准比例谐振控制器;为补偿无功,采用PI控制器产生q轴基波电流,叠加在q轴谐波电流上来实现.最后,基于考虑并联电容器的电网阻抗和滤波器阻抗进行了系统稳定性分析,根据阻抗稳定性理论论证了为确保系统稳定,让有源滤波器取代并联电容器进行无功补偿的必要性.基于PSCAD/EMTDC的仿真结果表明了所提控制策略的有效性和可行性.     

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。     

有源电力滤波器补偿电流的性能分析

为了提高并联型有源电力滤波器（ APF）的补偿性能,在同步旋转坐标系下提出了一种理想的电流控制策略,即基于数字PI控制和重复控制并联结构的复合电流控制方法。利用重复控制对于周期扰动信号无差跟踪的特点来提高有源滤波的稳态精度,PI控制保证APF的动态性能。试验结果和理论分析结果表明,并联结构的补偿电流控制器是可行的。     

高补偿精度并联型有源电力滤波器的控制策略

并联型有源电力滤波器能有效地抑制电网中的谐波电流,而其补偿精度取决于电流环控制器的设计。由于电流环参考和反馈电流由许多次谐波叠加而成且传统的比例积分控制器(PI控制器)带宽有限,因此控制器不能实现无静差输出。为此首先分析了传统单PI控制器在大容量有源电力滤波器应用中的局限性。然后提出了一种以T型滤波器(LCL滤波器)为控制对象的PI内环,重复控制器外环构成的双环复合控制策略用来改善输出电流波形,并给出了详细的设计方法和稳定性分析。该控制器对奇次、偶次谐波电流以及不平衡负载条件下的负序谐波电流均具有很高的补偿精度,且易于实现。仿真和实验结果证明了复合电流控制器在大容量有源电力滤波器应用中的有效性。     

三相三线并联型有源电力滤波器电流控制策略研究

针对传统PI无法实现有源电力滤波器无静差谐波补偿,本文提出了两种输出电流控制策略:PI控制和重复控制并联运行的复合控制技术与指定次数无静差控制技术。PI控制和重复控制并联运行的复合控制技术利用重复控制对于周期扰动信号无差跟踪的特点来提高有源滤波的稳态精度,PI控制保证有源电力滤波器的动态性能。指定次数无静差控制技术对单频率谐波进行无静差调节。仿真与实验结果证明了所提出的两种控制技术的有效性,但其工业现场应用仍需进一步验证。     

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.     

并联型有源电力滤波器的延时补偿控制

为了补偿控制延时对并联型有源电力滤波器常规PI控制的影响,提出了一种新型比例控制与重复控制相结合的延迟补偿控制方案。建立有源电力滤波器的离散解耦模型,指出延时使PI控制性能恶化,在此基础上引入重复控制补偿跟踪误差,保留PI控制中的比例环节使控制系统保持一定的快速性,通过详细分析确定复合控制系统的各种参数,使有源电力滤波器精确补偿非线性负载产生的谐波电流。应用Matlab进行仿真,结果表明,该方法使有源电力滤波器具有良好的稳态和暂态性能,验证了所提方法的正确性和有效性。     

单独注入式混合型有源电力滤波器复合控制策略的研究

本文建立了单独注入式混合型有源电力滤波器的电气模型。根据此模型综合比较了混合型有源电力滤波器的两种常用控制策略,提出了一种基于检测电网谐波电压与谐波电流的混合有源电力滤波器复合控制方案,并对其补偿性能和抑制电网频率和系统阻抗变化的影响进行了分析。为了实现系统的无差控制,提出了基于递推积分的PI算法,并且由模糊推理在线整定比例系数和积分系数,该算法能有效地提高系统的动态和稳态性能。仿真和实验结果表明采用这种复合控制的注入式混合有源电力滤波器能达到较好的滤波效果。     

基于有功和无功功率协调分配的统一电能质量调节器控制策略

统一电能质量调节器(UPQC)由串联型有源滤波器和并联型有源滤波器组合而成。在常规功率控制策略中,串、并联变流器与馈线之间存在的有功功率环流增大了串、并联单元的容量负担和损耗,且当电源电压跌落较大时,串、并联单元在补偿电能质量过程中有可能发生容量越限。提出了基于有功和无功功率协调分配的UPQC控制策略,通过合理分配串、并联变流器的功率输出,充分发挥串联变流器的作用,使得串联变流器承担部分负载无功功率以减轻并联变流器的负担,并消除有功功率环流;基于并联变流器补偿容量恒定的原则分配电源与储能单元提供的有功功率,以减小配电网馈线过电流的风险,并保证串、并联单元在补偿电能质量过程中不会发生容量越限。在电源电压完全跌落的极限情况下,负载有功完全由储能提供,实现了不间断电源的功能。在PSCAD/EMTDC中搭建了仿真算例,结果验证了所提策略的正确性和有效性,能够实现UPQC串、并联变流器以及储能单元的协调控制。     

A Robust Extended Complex Kalman Filter and Sliding-mode Control Based Shunt Active Power Filter

Abstract—This article presents the design of a new shunt active power filter that employs a modified robust extended complex Kalman filter approach with an exponential robust term embedded for reference current estimation together with a current controller based on the sliding-mode control concept. The robust extended complex Kalman filter exploits a new weighted exponential function to handle these grid perturbations to estimate the reference signal in shunt active power filter system. The current controller in the proposed shunt active power filter has been designed using a sliding-mode control strategy because of its ability to handle parameter uncertainties and ease in implementation. To test the effectiveness of the proposed shunt active power filter, extensive simulations were performed using MATLAB/Simulink (The MathWorks, Natick, Massachusetts, USA), and real-time studies were made using OPAL-RT (Montreal, Quebec, Canada). Results obtained from the above studies using the proposed shunt active power filter together with the different variants of Kalman filter (Kalman filter, extended Kalman filter, extended complex Kalman filter) are analyzed, and it is observed that the proposed robust extended complex Kalman filter-sliding-mode control based shunt active power filter provides accurate and improved harmonics mitigation and reactive power compensation.     

并联混合型有源滤波器在含分布式电源配网中的控制策略研究

随着配电网中分布式发电的发展,研究并联混合型有源滤波器(SHAPF)一类的设备受到的分布电源影响以提高供电质量,已成为当前研究的重点。文章对分布式电源带来的谐波电压注入、并网连接阻抗波动、频率波动问题对配网中的并联混合注入式有源滤波器(SHIAPF)的控制特性的影响进行了分析,并在对比了SHIAPF四种单指标控制策略的优劣后,提出了一种综合考虑负载谐波电流和电网谐波电流的复合控制策略。该控制策略能有效抑制分布式发电带来的各种波动对SHIAPF控制性能的影响,其有效性已被仿真与模拟实验所验证。     

并联有源滤波器控制策略研究

有源滤波器(APF)是消除电网中非线性负载产生的电流谐波的有效手段,本文分别对并联APF和并联混合APF的控制策略进行了研究。针对某一类非线性负载,提出了一种在单一同步坐标系下的复合控制器,包含PI和重复控制器。该复合控制器结合了PI和重复控制器的优点,能够消除稳态误差和改善系统鲁棒性。本文详细研究了复合控制器的设计方法,对控制系统稳定性进行了分析。所提控制方法在三相并联有源滤波器系统进行了验证,实验结果证明了所提出的混合控制器具有优异的性能。将有源滤波器(APF)和无源滤波装置(PF)结合起来构成混合有源滤波器(HAPF)是当今的发展趋势,既弥补了无源滤波装置的固有缺陷,又能充分发挥有源滤波器的优势。本文对无变压器型混合并联有源滤波器的设计原则进行了研究,提出了具体的设计方法以及电感值和直流母线电压之间的关系。同时,分别给出了HAPF进行补偿负载电流谐波和阻尼电网电压谐波放大这两种不同应用时的控制策略,对其滤波和阻尼特性进行了详细的分析。为了改善HAPF性能,在控制策略中引入了广义积分控制器。实验结果证明了混合并联滤波装置的优异性能。     

分次补偿方式的并联型混合电力滤波器研制

介绍了由有源电力滤波器和无源滤波器并联构成混合滤波系统的工作原理，分析了有源和无源滤波器并联补偿谐波时谐波电流分配的问题，提出采用分次补偿的控制策略，并对系统控制策略的软件方法和控制电路的硬件实现进行了阐述。在此基础上研制了一台250kVA／380V并联混合型电力滤波器装置。该装置已应用于治理中频炉负载的工业现场。仿真和现场应用结果表明，采用该控制方法，可以在保证良好的补偿特性的同时，有效减少有源滤波器部分的容量，从而降低了整个装置的成本，更加适用于治理中大容量谐波负载的场合。     

并联型APF比例谐振控制优化研究

配电系统的最新趋势表明,非线性负载的使用将在未来呈现上升的趋势,因此研究了并联型有源滤波器,用来消除谐波,从而提升电能质量。使用一种无谐波检测方法,从而使补偿精度不再受负载电流检测精度的影响,输出电流波形的控制使用一种优化的准比例谐振控制器完成。在并联型有源滤波器主电路系统结构的基础上,提出了一种电压电流双闭环及电流比例负反馈的准比例谐振优化控制方案。最后,通过MATLAB/Simulink对所提优化控制方案进行仿真,所提出优化控制的可行性通过仿真实验得到充分验证。