基于单周控制的三相四线制APF直流侧电压控制的分析与研究

由于电网中各种非线性负载的增加,谐波问题日益严重。有源电力滤波器(APF)是目前进行谐波抑制的一种有效方法,而直流侧电容电压的稳定是APF控制中一个非常重要的环节,直接影响其补偿性能。传统直流侧电压控制方法是PI比例调节法,其中PI的参数难以实时确定。提出一种新的直流侧电压控制方法,即利用单周控制策略控制三相四桥臂换流电路来给APF直流侧提供电压支撑。该方法不但控制电路简单,而且换流电路实现单位功率因数运行,不会对电网带来附加的谐波危害。最后通过MATLAB/SIMULINK仿真软件建立了系统仿真模型,设计了试验样机。通过仿真与试验验证了该方法的稳定性与可靠性。     

基于单周控制三相四线制APF的研究

以四桥臂三相四线制有源电力滤波器(APF)为研究对象,针对APF中畸变电流检测的快速实时响应问题,研究APF的单周控制原理与控制策略,提出三相四线制APF的单周控制模型.在分析单周控制四桥臂三相四线制APF开关周期平均模型的基础上,推导出单周控制的关键方程,该方程组描述了在CCM运行模式下电源电流、开关占空比与电压调节器输出电压3个量之间的关系.基于该方程组的一个最简解,建立了单周控制电路模型.最后设计单周控制APF,并对其进行了仿真及实验研究.实验结果表明,该方法实时性好,控制电路结构简单、动态特性好.     

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     

三相四线制电容中点式并联有源电力滤波器直流侧电压控制

通过瞬时功率平衡原理得到了有功损耗电流与直流电压波动的关系,通过基尔霍夫电流定律得到了直流侧上下电容电压差与不平衡电流的关系.根据电压控制性能指标所设计的串联PI环节校正装置参数,最后在PSCAD/EMTDC中仿真证明了所提出直流侧电压控制方法的可行性.     

滑模控制在APF直流侧电压控制中的应用研究

在并联型有源电力滤波器(APF)中,直流侧电压的稳定对APF的性能起着非常重要的作用.针对并联型APF直流侧电压传统控制方法的不足,将改进的趋近率滑模控制运用于三电平并联型APF的直流侧电压的控制中.仿真和实验结果表明,该滑模控制器有效地提高了直流侧电压控制的鲁棒性,对三电平并联型APF直流侧电压控制技术实用化具有很高的价值.     

APF直流侧电压自适应PI控制

三相三线制有源滤波器(APF)大多采用传统的PI控制策略来控制直流侧的电容电压.为了提高有源滤波器的性能指标,在传统的PI控制基础上,结合最小隶属度模糊控制理论,提出模糊PI的直流侧电压自适应控制.模糊PI控制可以根据实时情况改变比例和积分参数,解决了传统 PI 控制器在非线性系统中的缺点.MATLAB仿真表明,模糊PI自适应控制与传统PI控制相比,跟踪性能更强,直流侧电压超调量更低,动态性能更好,并且有效地降低了电网谐波的畸变量.     

三相四线有源电力滤波器直流侧电压控制方法

针对传统直流侧电压控制方法存在超调量和静差较大的问题,提出了模糊PI控制方法,该方 法根据直流侧电压的变化情况,采用模糊控制规则对PI控制参数的初始值进行自动调整,使其在 任意时刻都能采用最适合的PI控制参数。与传统直流侧电压控制方法相比较,该控制方法具有超 调小、响应速度快、静差较小的特点。仿真结果验证了该方法的正确性。     

基于单周控制的三相直流侧串联型有源电力滤波器

针对大量使用的三相不可控整流桥,提出了一种新型的基于单周控制的三相直流侧串联型有源电力滤波器,该滤波器串联在整流桥和谐波源负载之间,只需要工作在电压电流2个象限,仅处理部分功率,不需要进行复杂的谐波检测计算,通过简单的控制即可实现对谐波电压和无功的同时补偿。文中详细分析了该滤波器的工作原理,通过理论推导,建立了单周控制实现方程。理论分析和仿真结果表明,该单周控制的三相直流侧串联型有源电力滤波器谐波电流跟踪效果好、动态性能优良,能有效补偿整流桥非线性谐波源。     

三相四线有源电力滤波器直流侧电压控制方法

针对传统直流侧电压控制方法存在超调量和静差较大的问题，提出了模糊PI控制方法，该方法根据直流侧电压的变化情况，采用模糊控制规则对PI控制参数的初始值进行自动调整，使其在任意时刻都能采用最适合的PI控制参数。与传统直流侧电压控制方法相比较,该控制方法具有超调小、响应速度快、静差较小的特点。仿真结果验证了该方法的正确性。     

基于单周控制的三电平三相三线制APF

提出了单周控制的三电平三相三线制有源电力滤波器,它可以较低的开关频率获得和高开关频率下两电平变换器相同的输出电压波形,控制器结构简单、控制精度高、补偿效果好。滤波器工作于恒开关频率,适合于推广到工业应用。在建立数学模型的基础上仿真研究,结果证明其动静态补偿性能很好,能有效补偿系统谐波。     

新型三电平三相四桥臂APF矢量模式单周控制策略

提出三电平三相四桥臂有源电力滤波器(APF)矢量模式单周控制策略.基于三电平三相四桥臂APF等效开关模型和开关函数的定义,得到该拓扑的有效绝对开关状态表,同时对1个工频周期进行12等份,在每个30°区间对应绝对开关状态表,首先选择出该区间内第4桥臂的开关状态,然后再根据电压大小设定其他桥臂开关状态,以实现将开关模型等效成3-Boost结构,最后建立控制模型得到控制目标方程.依据控制目标方程对三电平三相四桥臂APF进行了仿真和实验研究,研究结果表明基于该控制策略的四桥臂APF能有效地补偿系统谐波和无功电流,补偿性能好,验证了所提控制策略的可行性和有效性.     

基于单周期控制的三相三电平PFC整流器中点电压平衡方法

基于扩展状态空间平均法,建立了三相三电平功率因数校正(PFC)整流器的动态模型,详细分析了直流侧中点电压不平衡的原因,推导了影响中点电压的零序占空比表达式。在此基础上,提出一种改进单周期控制方法,该方法在单个积分周期内引入零序占空比前馈补偿和中点电压反馈控制,具有较强的中点电压平衡能力,以及较好的稳态和动态特性。仿真及硬件平台实验验证了理论分析的正确性和有效性。     

四桥臂APF电流跟踪控制方法研究

为解决三相四线制不对称电网系统的谐波污染问题,通过对三相四桥臂电路拓扑结构进行分析。针对传统的三维空间矢量调制方法,首先阐明了其不能用于四桥臂APF电流跟踪的原因。在此基础上,结合三桥臂APF的电流跟踪控制方法,在二维空间矢量控制策略上增加三维坐标垂直坐标轴上的电流跟踪策略,将三维空间矢量划分为12个三棱柱,而非传统的24个四面体,并根据垂直坐标轴分量的正负情况给出了电压,电流矢量的判定方法,得到了三维矢量电流跟踪控制下的输出矢量的选取判定表,实现了四桥臂APF对谐波电流的有效补偿。仿真和实验结果证明了该方法的正确性与有效性。     

一种基于3D SVPWM调制的三相四桥臂逆变器控制方法

针对三相四桥臂逆变器控制系统,基于旋转坐标变换建立了系统模型,提出了一种正负零序分量解耦的控制方法,该方法可以减小三相不平衡负载下的输出电压不平衡度,并且对3D SVPWM发波方式做了简化,使得更有利于工程化实现。通过仿真和实验结果验证了该方法的正确性。     

基于单周控制的四桥臂三相四线制有源电力滤波器的研究

为了将单周控制方法用于三相四线制系统,本文提出将四桥臂三相四线制有源电力滤波器的主电路分为三相桥和N相半桥两个独立的子电路,并分别对其采用单周控制.三相桥的单周控制方程及控制电路与三相三线系统相同;通过对电路的分析着重推出了N相半桥电路的单周控制方程和控制电路.最后进行了整体电路的仿真研究.仿真结果表明:采用该方法电路简单,不仅可以有效地补偿系统的三相谐波电流,还可以补偿中线电流,在三相四线制系统中有一定的应用前景.     

矢量模式单周控制三相三线制三电平有源电力滤波器

为克服由于开关器件容量小而导致有源电力滤波器(APF)功率受到限制的问题,提出了一种基于矢量模式单周控制的三相三线制三电平APF,APF主电路采用二极管箝位型三电平拓扑结构,控制策略采用0°～360°区间矢量模式单周控制,以减小APF开关应力和损耗,实现用低耐压开关器件提高APF功率等级。对所提出的APF等效开关模型和平均模型进行了分析,在此基础上推导出统一控制目标方程,根据此方程建立了系统仿真模型,并详细分析了系统稳定性和PI调节器设计。最后,分别对APF工作于三相电源平衡和不平衡时的情况进行了仿真研究,仿真结果表明所提出的APF能有效地补偿系统谐波和无功电流,提高输电线功率因数和传输效率,验证了所提出的控制方法的可行性和有效性。     

基于单周控制的三电平三相四线制有源电力滤波器

针对电力工业三相四线制系统的零线电流、谐波、无功功率和三相不平衡问题,以及高电压、大容量有源电力滤波器APF(Active Power Filter)控制方案复杂的问题,提出一种单周控制的三电平三相四线制APF,其产生的补偿电流与负载的有害电流分量大小相等、方向相反,从而使得经该APF补偿后,电源电流只含有负载电流的基波有功分量。主电路采用三相三桥臂结构的三电平二极管箝位变换器,既无需升、降压变压器,也无需动态均压电路;控制策略采用单周控制,其兼有调制和控制的双重性,控制器结构简单,具有控制精度高、补偿效果好,滤波器工作于恒定开关频率的特点,适合推广到工业应用。在建立数学模型的基础上进行了仿真研究,仿真结果证明其能有效地补偿系统谐波、零序和无功电流,从而提高输电线功率因数和传输效率。     

基于三相综合补偿的四桥臂逆变器控制

针对四桥臂逆变器,提出了基于三相综合补偿的四桥臂控制方法.分析了四个桥臂在逆变过程中的作用,形成了三相综合补偿策略.该补偿策略用第四桥臂补偿输出不平衡因素,形成第四桥臂和各相桥臂综合补偿相电压的模式,发挥出四桥臂结构的优势,在阻性(或感性)不平衡负载条件下,增强了控制能力.基于三相综合补偿策略,文中针对电感电流为正弦波的特征,采用积分算法逼近电感电压,构造闭环控制结构,并给出四个桥臂的控制方法.该控制方法避免了微分算法引入的高频干扰和通用滤波算法引入的相位偏移,确保了输出电压收敛于理想波形.仿真结果验证了四桥臂综合控制方法的有效性.     

一种提高三相VSR直流母线电压控制能力的方法

在三相VSR系统中,当直流母线电压跌落较大时会导致交流侧电压饱和,从而引起交流侧电流畸变和系统的动态响应变差.针对该问题,通过分析三相VSR直流侧电压对交流侧电流的影响以及交流侧矢量关系,提出从电网吸收或向其注入一定无功功率的方法.同时给出了给定无功电流的选取方法.实验结果表明,当直流母线电压跌落并导致变换器交流侧电压饱和时,所提方法可使交流侧电压降低到线性调制区域,降低了交流侧电流的畸变率,改善了系统的动态响应.     

三相四桥臂动态无功补偿器仿真研究

提出采用三相四桥臂结构的逆变器实现三相四线制系统中的无功补偿。实现方法是:应用瞬时无功功率理论,在三相三线制系统中应用的电流检测法基础上,提取零线电流后用于三相四线制系统,并给出了理论推导和实现方法;再给出利用空间矢量法产生触发脉冲的方法;最后用PSCAD仿真软件搭建了系统仿真图,设计了控制策略,在三相四线制下对容性、感性及整流桥等负载情况进行了无功补偿仿真,仿真结果验证了控制算法的可行性。