一种基于单位功率因数控制的有源电力滤波器

为解决谐波污染、改善电能质量,采用基于单位功率因数的控制方法,提出了一种只需检测系统侧电流及逆变器直流电容电压,而无需实时检测、计算负载谐波电流,直接控制系统侧电流为与电网电压同相的标准正弦波的控制方法,其补偿电流的控制策略采用比例积分控制和三角波调制。按照H桥逆变器的单极性脉宽调制的主电路研制了一台高性能的5kVA单相有源电力滤波器实验样机。理论分析、仿真及实验结果证明该有源电力滤波器可同时实现补偿负载无功及谐波电流,控制简单且具有良好的动态性能。     

具有谐波输出功能的大容量电网扰动发生装置

提出一种适用于大容量电网扰动发生装置的新型电路拓扑,该拓扑具有较强的谐波输出能力。基波逆变器和谐波逆变器采用不同的开关频率和输出滤波器设计,耦合变压器采用合理的变比设计,可有效平衡系统的输出能力和功率损耗,并可保证基波、谐波电压分量的控制精度,满足各类电网故障的模拟。研制了一台690 V/2.5 MVA的经济型移动式电网扰动发生装置,该装置除常规的电网扰动模拟功能外,还可输出2~25次电压谐波,且其电压谐波畸变率可达10%。实验结果证实了该电路拓扑的可行性和有效性。     

适用于电气化铁路的单相注入式混合有源滤波器

提出了一种适用于电气化铁路的新型单相注入式混合有源滤波器。这种新型有源电力滤波器能够补偿一定的无功,注入支路通过添加基波谐振支路的方法大大降低了有源滤波器的容量,克服了电网基波电压对装置的影响。并详细分析了系统的滤波原理,提出了基于卡尔曼增益自调整的改进型动态谐波含量估计方法,能够快速准确的跟踪检测电网谐波电流,并且克服了电力机车等冲击性负荷引起的电网电压畸变对谐波检测精度的影响;提出了基于逆变器两侧能量平衡的电流控制方法使有源部分吸收或释放一定有功或无功功率及产生与注入支路回灌谐波电流相反的抑制电流,然后联合电网谐波电流跟踪控制以获得系统参考信号,保证了直流侧电压的稳定,提高了装置可靠性,增强了系统滤波性能。仿真和实验结果表明这种新型单相注入式混合有源电力滤波器可靠性较高,满足电气化铁路所带电力机车等冲击性负荷的要求,可获得良好的滤波效果。     

一种新的谐波检测方法及其在APF中的应用

有源电力滤波器作为改善电能质量的装置被广泛地应用在各种场合,其中谐波检测环节在有源滤波器中扮着重要角色。针对在网侧电压波形发生畸变、幅值跌落等恶劣环境中,传统锁相环无法准确对电压相位进行锁相的情况,提出一种基于双同步坐标系解耦的柔性锁相环的有效值谐波检测方法,并在模拟某相电压跌落和相位偏移的情况下,将其与基于传统锁相环的方均根值谐波检测方法进行对比分析。仿真结果表明,此方法是可行的,可以在电网恶劣环境下,准确检测出电网电压正序基波电压的相位信息,同时将其应用于有源电力滤波器中,网侧谐波的补偿达到了预期的效果。     

基于单位功率因数控制的四桥臂三相四线制APF

随着非线性负载在配电系统中的大量使用,低压配电网的三相不平衡、无功功率和谐波污染问题日益严重,有源电力滤波器以其优良的性能成为电力谐波抑制和无功补偿的重要手段,因而基于单位功率因数的控制方法,研制了一种高性能的四桥臂三相四线制有源电力滤波器。同时提出了一种只需检测电源输入电流及逆变器直流电容电压,而无需实时检测、计算负载谐波电流,直接控制电源电流为与电网电压同相的标准正弦波的控制方法,并对其稳态及动态行为进行了详尽分析;补偿电流的控制策略采用比例积分控制和三角波调制。以此研制了一台10kVA四桥臂三相四线制有源电力滤波器实验样机,理论分析、仿真及实验结果均证明了该有源电力滤波器可有效地补偿三相四线制系统中的谐波、无功功率和三相不平衡,系统控制简单,动态响应快,补偿效果好。     

注入式混合有源电力滤波器的复合控制

电网谐波电压对注入式混合有源电力滤波器的补偿性能以及安全性有很大的影响,但是目前对这方面的研究很少。该文在分析采用不同控制策略时注入式混合有源电力滤波器工作性能的基础上,并根据实际工程遇到的问题,提出一种基于检测负载电流、电网电流和接入点谐波电压的复合控制方案。其中电网谐波治理主要靠检测负载电流来完成,而检测电网电流主要用来提高治理精度, 检测接入点谐波电压用来消除电网谐波电压对装置的安全性造成的影响。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即使在电网电压畸变时仍能安全稳定运行,并取得很好的滤波效果,从而达到实用化的目的。     

消除直流分量影响和谐波干扰的并网同步方法

在电网发生故障时,如何快速、准确的检测出电网同步信号,对逆变器电力电子控制至关重要。提出了一种基于多重复数滤波器(MCCF)与锁频环(FLL)的电网同步技术,复数滤波器分离出故障电网电压的正负序分量及谐波,锁频环进行电网锁相跟踪,并加入直流分量反馈环节。当电网故障时本文所提结构可以自动地在短时间内准确地跟踪电网电压频率,准确提取故障时电网电压正、负序分量和谐波成分,消除直流分量的影响,且具有较快的动态响应速度.确保并网电力电子器件的稳定、可靠运行。     

电网电压不平衡时逆变器无交流电压传感器控制策略

针对非理想电网电压条件,研究一种适应电网电压不平衡情况的并网逆变器无交流电压传感器控制策略。首先基于二阶广义积分器构建正交滤波器及适合电网电压不平衡条件的三相并网逆变器电压观测器,在两相静止坐标系下对电网电压进行观测;然后基于正交滤波器输出量进行正、负序分离,使正、负序分离与电网电压观测同步进行;最后结合逆变器在两相静止坐标系下的PR控制,并采用负序补偿算法,实现逆变器在电网电压不平衡条件下的无交流电压传感器控制。该策略能够避免传统虚拟磁链观测中的积分饱和、初值敏感、静态误差等问题,并克服现有基于正交滤波器的逆变器无交流电压传感器控制无法适应电网电压不平衡情况的问题。通过仿真与实验验证了所提出策略的有效性。     

采用负载电压检测控制方式的串联型电力有源滤波器

在分析串联型电力有源滤波器工作原理的基础上,通过扩展电源电流检测控制方式,提出了一种新的负载电压检测控制方式,同时讨论了ＰＷＭ逆变器及其直流侧电压的控制方法。在此基础上,研制了采用新控制方式的串联型电力有源滤波器实验样机,进行了相应的实验研究。结果验证了负载电压检测控制方式的串联型电力有源滤波器的有效性,并且表明比电源电流检测控制方式更好的谐波补偿性能。     

模块化高效隔离可编程序电压源装置设计

针对低压电气设备对电压源测试的需要,实现数字化可控的大功率电压源装置需求,研制一种模块化高效隔离可编程序电压源装置,多组电压源发生单元并联扩容冗余,采用数模转换的方式生成试验波形。通过对所需波形电压幅值、相位数值归一化,经过主控系统进行指令计算,实现电压的幅值、频率、阶跃和渐变等功能。通过理论研究和样机测试,为性能提升提供理论和实验依据。