并联型有源电力滤波器内模PI控制

针对并联型有源电力滤波器(SAPF),建立其同步旋转(d-q)坐标系下的数学模型,进而提出一种基于内模控制原理的PI控制策略(内模PI控制),利用该方法对SAPF系统电流内环与直流侧电压外环PI控制器进行设计,以提高系统的稳定性及动态性能、简化PI控制器设计过程。通过对典型SAPF系统的仿真分析表明,内模PI控制策略对系统快速跟踪补偿电流以及维持直流侧电压恒定具有一定改善作用,进而证明该控制策略的有效性。     

滑模PI控制在APF直流侧电压控制中的应用

直流侧电压的控制性能会直接影响并联有源电力滤波器(APF)的补偿特性,对直流侧的电压控制成为研究APF的关键技术之一。采用传统比例积分(PI)控制系统难以保证并联APF在负载突变和参考电压跳变时对直流侧电压快速精准控制,针对上述问题,提出了电压外环滑模PI复合控制算法。通过对直流侧电压在PI控制算法和滑模PI复合控制方法下的仿真和实验对比分析,结果表明,滑模PI复合控制器提高了直流侧电压的稳态性能和响应速度,同时有效减小电压波动,基于该控制算法的并联APF控制系统具有良好的鲁棒性能和动态性能。     

四桥臂并联型有源电力滤波器控制研究

针对三相四线制电力系统谐波治理,提出了一种四桥臂并联型有源电力滤波器(SAPF)谐波补偿改进控制方案。谐波电流跟踪控制采用三维空间矢量调制算法,SVPWM具有直流电压利用率高、电流畸变率小等优点;直流侧总电压稳定,采用模糊PI自适应控制,直流侧电压动态响应快,超调小。对SAPF直流侧上下电容电压值平衡控制进行了研究。通过仿真验证了该控制方案的正确性与可行性。     

有源电力滤波器直流侧电压的复合控制

直流侧电容电压的控制是有源电力滤波器(APF)的关键技术之一。APF的补偿性能和功率损耗都与其直流侧电容电压有一定的关系。根据直流侧电容电压波动和补偿性能、功率损耗及电网电压之间的关系,采用下垂控制器调节直流侧电容电压参考值。考虑到电网电压波动和负载突变等情况,提出了一种鲁棒性好、稳态精度高的改进型滑模比例积分(PI)控制。仿真和实验结果表明:使用下垂控制器实时调节直流侧电容电压能够有效地提高补偿性能;使用改进的滑模PI控制能够提高滑模PI调节的稳态精度和对负载突变的响应速度。     

并联型有源电力滤波器的起动策略研究

传统控制方式下并联型有源电力滤波器(SAPF)起动时会引起直流侧电压超调和交流侧补偿电流冲击。本文设计了软起动控制器。有源电力滤波器首先采用直流侧预充电的电路拓扑结构,减小了SAPF起动时的直流侧电压偏差,缓解了冲击电压和电流;然后针对传统变PI参数控制器在动态和稳态特性上的缺点,提出了模糊PI切换器。该控制器利用模糊控制的非线性优点,消除了电压超调,降低了电流冲击。再利用PI控制器响应速度快的优点,保证稳态补偿精度。为了进一步减小冲击,设计了参考电流线性递增控制方法。通过参考电流的线性控制,实现了软起动控制目的。仿真结果证明了所提出的软起动控制策略的有效性。     

基于无源滑模和滑模PI的UPQC-PV控制策略

针对传统控制方法使集成光伏式统一电能质量调节器(UPQC-PV)存在补偿效率和精确性较低、直流侧电压易受外界干扰等问题,提出了针对UPQC-PV的无源滑模控制和滑模PI直流侧控制策略。首先,基于统一电能质量调节器的数学模型,设计了基于欧拉-拉格朗日模型的正负序无源滑模控制器,解决无源控制抗干扰能力弱的问题,提高了系统的响应速度、补偿精度、抗干扰能力;然后,采用滑模PI控制降低光伏波动对系统的影响,稳定系统直流侧电压,从而进一步改善系统的整体性能;最后,在电网不平衡、负载突变、负载不平衡、光照强度改变等状态下,通过仿真和实验验证了所提无源滑模控制和滑模PI直流侧控制策略的优越性、有效性。     

单相并联有源电力滤波器直流侧电压控制的研究*

以单相并联有源电力滤波器(SAPF)为研究对象,针对直流侧电压影响在传统PI控制方面存在的超调量静差较大,影响APF补偿性能问题,提出了模糊自适应PI控制策略.在传统PI控制和模糊控制理论基础上,设计了一种模糊自适应PI控制器.仿真结果表明,该控制策略较传统PI控制策略响应速度更快、超调量更小,而且提高了直流侧电压的稳定性及APF的补偿性能.     

双馈风力发电机网侧变换器的非线性控制策略研究

为了提升双馈感应发电机(DFIG)网侧变换器的动态性能,提出了一种二阶滑模非线性控制方案,可有效地提升DFIG的直流侧电压与网侧电流的动态响应。传统的DFIG的网侧变换器的通常采用直流电压外环网侧电流内环的双闭环控制方案,直流电压外环和网侧电流内环均采用比例积分控制方案。而在实际工况中,直流侧电容器电容可能会随环境改变而改变,并且DFIG系统的输出功率也和风速息息相关。因此,为了提升网侧变换器的鲁棒性,本研究针对DFIG的网侧变换器的直流电压外环,设计了一种二阶滑模非线性控制方案来替代传统的PI控制。最后,Matlab/Simulink仿真结果验证了所提的二阶滑模非线性控制的鲁棒性。     

基于分数阶PI~λ控制器的有源电力滤波器直流侧电压控制

直流侧电压的稳定控制是保证有源电力滤波器(APF)性能的关键。文中基于APF直接功率控制系统,给出直流侧电压功率控制模型,提出采用分数阶比例—积分(FO-PIλ)控制器进行直流侧电压稳定控制,采用频域方法设计FO-PIλ控制器,并用来调节直流侧电压的大小和波动,以减少对APF的功率损耗和补偿性能的影响。仿真分析表明:基于FO-PIλ控制器的APF直流侧电压控制具有良好的动态性能和更强的鲁棒性;在负载扰动和电压闪变的情况下直流侧电压仍然稳定,能够快速精确地稳定在给定值;新的控制方案优于传统使用比例—积分(PI)控制的方案。     

基于分数阶PI λ 控制器的有源电力滤波器直流侧电压控制

直流侧电压的稳定控制是保证有源电力滤波器(APF)性能的关键.文中基于APF直接功率控制系统,给出直流侧电压功率控制模型,提出采用分数阶比例-积分(FO-PIλ)控制器进行直流侧电压稳定控制,采用频域方法设计FO-PIλ控制器,并用来调节直流侧电压的大小和波动,以减少对APF的功率损耗和补偿性能的影响.仿真分析表明:基于FO-PIλ控制器的APF直流侧电压控制具有良好的动态性能和更强的鲁棒性;在负载扰动和电压闪变的情况下直流侧电压仍然稳定,能够快速精确地稳定在给定值;新的控制方案优于传统使用比例积分(PI)控制的方案.     

并联有源电力滤波器解耦控制研究综述

为解决并联型有源电力滤波器三相电流之间和有功无功电流之间的强耦合问题,以达到改善负载补偿效果的目的,总结了近年来相关学者对有源电力滤波器解耦控制的研究工作。首先,分析了并联有源电力滤波器的结构和特点。然后,从搭建模型的不同类型出发,对比分析了三相三线制、三相四线制及混合型并联有源电力滤波器的结构特点和控制方法,研究了近年来有源电力滤波器各种解耦控制方法的研究进展及相互的联系。最后,结合近年来新兴的控制方法,对有源电力滤波器解耦控制的研究做了展望。     

基于Lyapunov函数的NPC型三电平SAPF非线性控制策略

传统并联型有源滤波器(SAPF)的控制方法只能实现电网平衡时的控制,且在负载发生变化时补偿效果不理想。针对这些问题,选取三相四线制系统下中性点钳位(NPC)型三电平SAPF作为研究对象,提出了基于Lyapunov函数的非线性控制方法。首先,建立了被控对象在dq0坐标系下的数学模型;针对电流内环提出了基于Lyapunov函数的非线性控制策略。同时,从稳定性的角度出发,选取合适的控制参数,保证线路参数变化时平衡/不平衡电网下系统的稳态和动态性能;其次,针对直流侧电压不平衡问题,采用基于电荷平衡原理改变空间矢量脉宽调制算法中正负小矢量作用时间的控制方法,维持直流侧电容电压的稳定和平衡。最后,利用Simulink软件仿真和实验验证将所提出的基于Lyapunov函数的非线性控制器用于NPC型三电平SAPF的可行性和优越性。与传统的比例—积分控制相比,所提出的控制方法有更快的响应速度和更好的补偿效果。     

预测控制三电平并联型有源电力滤波器系统

针对三电平并联型有源电力滤波器数控系统存在采样、计算等引起的固有延时及直流侧电压存在波动问题,提出了一种将直流侧电压模糊PI自整定控制、谐波电流预测控制和三电平电压空间矢量脉宽调制算法相结合的基于三电平SAPF数字模型等双闭环控制方案。仿真试验验证了该系统具有良好的谐波补偿性能和应用价值。     

电容中点式三相四线制SAPF混合无源非线性控制策略

电容中点式三相四线制并联型有源滤波器(SAPF)相比于三相三线制SAPF,附加了零序电流通路,因而可在电网平衡/不平衡时补偿非线性负荷产生的各次谐波、零序及无功电流。利用SAPF的无源性对其进行非线性的无源控制(PBC)可取得较常规的线性和非线性控制器更好的补偿效果,且在电网不平衡时无需检测和处理谐波电流的正负序分量。文中提出了一种电容中点式三相四线制SAPF的混合无源控制策略。首先,根据被控对象SAPF在dq0坐标系下的EulerLagrange数学模型分析其无源性,并计算得到了能使被控量收敛至期望值的SAPF内环电流无源控制规律;然后,采用阻尼注入法对其进行简化,得到能使内环补偿电流完全解耦的新的无源控制规律,提高系统的动态性能;接着,根据直流侧总电压和差压与补偿电流存在紧密联系,设计了基于2阶低通滤波器控制的SAPF外环电压控制器;最后,通过Simulink软件仿真和实验验证了将文中混合PBC用于SAPF控制的可行性和优越性,相比于传统的比例—积分控制,所提出的控制方法有更快的响应速度和更好的补偿效果。     

具有串联有源滤波功能的中压 动态电压恢复器设计

提出利用中压动态电压恢复器装置实现串联谐波补偿功能的方法,以简化动态电压恢复器主电路结构,并提高其利用效率。首先对比分析了动态电压恢复器与串联谐波补偿器主电路结构的关联性和差异性,在分析两者主电路参数设计原则和方法的基础上,提出了同时满足实现两种功能要求的LC滤波器的参数设计方法。通过采用PR控制实现动态电压补偿功能,采用PI控制实现串联谐波补偿功能,利用Bode图分析了两种工作状态下的传递函数特性。最后通过物理实验验证了所提方案的可行性和有效性。     

有源滤波器故障诊断与容错控制改进策略的研究

为了能够改善并联型三相四开关有源电力滤波器的容错能力,提高滤波器的可靠性,针对SAPF(Shunt Active Power Filter, SAPF)的故障诊断策略,提出了一种能够快速反应故障类型和故障位置的混杂系统模型法。通过对系统输出电流残差演变规律的判断,识别故障源。再运用对应容错切换策略切除故障桥臂,使SAPF在容错状态下继续工作。同时,通过对SAPF补偿算法的研究,得出了更适合SAPF容错切换的电源电流跟踪补偿策略。并在此基础上添加了前馈控制来消除容错状态下直流侧分裂电容中点电位不平衡的影响,使补偿效果更好。实验和仿真验证了该方法的有效性。     

基于电流电压内在关系的SAPF的SVPWM控制 算法的研究及稳定性分析

为了提高并联型有源电力滤波器(Shunt Active Power Filter,SAPF)的电流跟踪性能,提出一种基于SVPWM的并联型有源电力滤波器的电流跟踪控制算法。由于SAPF参考指令是电流值,而SVPWM参考指令是电压值,因此根据电流电压内在关系将SVPWM控制算法与SAPF的参考指令电流相结合,通过改变SVPWM调制方式减少功率器件的开关次数,从而降低功率器件的开关损耗,提高控制性能。并且通过构造Lyapunov函数,对SVPWM控制的SAPF的稳定性进行了分析。仿真和实验结果证明该算法简单,可以很好地跟踪指令电流,能实现对SAPF的实时控制,并且具有非常好的谐波补偿效果。SAPF在负载扰动下的补偿效果证明了关于SVPWM控制的SAPF的稳定性分析的正确性。     

带有过渡过程的一阶自抗扰SAPF并网启动策略研究

针对传统控制方式下并联型有源电力滤波器(SAPF)并网时引起的电压超调和电流冲击问题。基于保护开关器件和防止电流过大产生的线路过电流保护,通过建立SAPF直流侧数学模型,分析了产生电压超调和电流冲击的原因。在进行以上工作之后,在传统的串联限流电阻启动策略的基础上引入过渡过程和一阶自抗扰控制,设计了一种带有过渡过程的一阶自抗扰SAPF并网启动策略,并验证了一阶自抗扰控制的稳定性。在仿真软件中对所提出的启动策略进行了验证,同时在仿真中与传统的比例积分(PI)控制方法进行了对比,验证了所提出的启动策略的有效性和可行性。最终通过仿真分析,该启动策略可将本系统并网启动过程产生的冲击电流抑制在100 A以内,与传统控制策略冲击电流500 A相比,极大的抑制了冲击电流对电网的损害;并网启动过程产生的电压超调为0,实现了SAPF无冲击启动。     

并联型有源电力滤波器在非理想电源电压下的控制

首先提出了并联型有源电力滤波器在不对称、非正弦电源电压情况下补偿电流指令的准确计算方法。该方法基于同时对三相电压、电流进行旋转坐标变换和投影变换。所求得的补偿电流指令为非线性负载电流中除了基波正序有功分量之外的全部电流分量。应用于三相三线制电路时，该方法可以计算任意次谐波电流的瞬时值。进一步提出了在不对称、非正弦电源电压情况下，并联型有源电力滤波器产生补偿电流的无差拍控制法。理论分析、仿真及实验结果表明了所提出的计算和控制方法的有效性，从而为并联型有源电力滤波器在非理想电源电压条件下的正确控制提供了一条有效途径。所提出的方法对其它类型有源电力滤波器的控制也有借鉴意义。