电网功率因数与APF应用

在分析电网功率因数的基础上,讨论了APF相关技术的最新发展,提出了提高功率因数的有效方法。     

基于单位功率因数控制策略的有源电力滤波器

针对广泛使用的非线性负载易产生谐波并导致功率因数较低，设计了一种基于单位功率因数控制策略的三相并联有源电力滤波器，可有效地抑制电网谐波，提高功率因数。实验验证了此方案的可行性。     

基于电感电流和重复预测的APF数字电流控制策略

电流控制策略对有源电力滤波器的补偿精度有很大影响。针对传统电流控制器设计复杂、效果不佳等问题,提出一种基于电感电流和重复预测的数字电流控制策略。以输出滤波电感电流为研究对象,采用基于外推法的重复预测器实现对下一拍输出指令电流的准确预测,采用分割求和算法,将一个开关周期划分为3个时间间隔,通过求和得到3个时间间隔内滤波电感电流的总变化量来直接获取电压矢量作用时间。该电流控制策略具有计算简单、稳态性能好、动态响应快等优点。仿真结果验证了其有效性。     

一种快速重复控制策略在APF中的实现和分析

重复控制和谐振控制在并网电压源型逆变器中应用广泛,本文介绍了一种在APF中使用的新型重复控制策略,它的重复周期只有传统重复控制的一半,可以消除所有的奇次谐波。相比传统的重复控制,本文所提的控制策略具有更快的响应速度和更小的稳态误差;相比传统的谐振控制,它更容易由数字处理器实现。理论分析、仿真和实验结果都证明了这种快速重复控制的有效性和优越性。     

带LCL滤波器的APF新型预测电流控制策略

针对带LCL滤波器的有源电力滤波器APF（active power filter）的优化控制问题,设计了一种新颖的预测电流控制方案。传统的APF控制器采用多旋转坐标系变换和PI调节器实现对谐波的控制,此外还有谐振控制方案,但都存在计算负担随谐波次数增加而增大的缺点。新型预测电流控制方案结合使用了比例预测控制、积分预测控制和阻尼算法,实现了在计算量固定条件下的APF优化控制,其中积分预测控制可以补偿由参数扰动引起的模型误差。利用APF实验平台开展了动静态实验,结果验证了使用所开发的新型预测电流控制方案在稳态和负载变化的情况下均具有优良的控制性能,并能完成对高次谐波的补偿。     

基于改进SOGI的二倍频锁相在APF中的应用

谐波电流检测环节是四桥臂有源电力滤波器的重要组成部分,而且锁相环的性能决定了其检测的精度,显得尤为重要。因此本文对基于瞬时无功功率的dq检测法中的传统SRF-PLL锁相环进行了研究,提出一种基于改进SOGI的新型二倍频锁相方法。他能够在电网电压处于非理想情况下进行正确有效的锁相,从而实现与电网保持同相位,提高了谐波检测的精度和APF的性能,最后用Matlab仿真和实验结果证明了所提方法的正确性和有效性。     

基于重复预测原理的三电平APF无差拍控制方法

传统两电平有源电力滤波器(APF)由于功率开关耐压水平和载流能力的限制,难以实现对高压大容量非线性负载的谐波补偿。在高压大容量系统中,二极管钳位型三电平变流器得到了广泛的研究和应用。本文研究一种基于重复预测原理的三电平APF无差拍控制方法,通过推导分析,发现消除采样周期的延迟和对输出指令电流的预测是决定无差拍控制效果的关键。采用状态观测器,对APF下一拍输出电流进行估计,弥补了数字控制系统一个载波周期的延时;采用重复预测型观测器,对指令谐波电流进行预测,可以提供精确的谐波电流预测值,因而改善了整个系统的控制效果。实验结果证明了所提控制方法的可行性。     

基于单位功率因数的谐波和无功电流实时检测方法

针对有源电力滤波器中广泛采用的基于瞬时无功功率理论的检测技术的局限性,将功率因数的概念引入有源电力滤波器的控制中,提出了基于单位功率因数(UPF)的谐波和无功电流实时检测技术,对其特性进行了分析。该方法电路结构简单、动态响应速度快、检测精度高。通过仿真研究证实了方法的有效性和可行性。     

基于快速重复控制的LCL型APF研究

有源电力滤波器(APF)采用LCL型滤波器能有效减少输出电流的纹波,但会导致控制系统变为3阶,其存在的谐振峰将破坏系统的稳定性。利用数字控制固有的延时一拍将-180°穿越频率点提前,增大系统的幅值裕度,使系统闭环稳定。并采用重复控制+延迟一拍比例积分(PI)控制的方法来提高系统稳态精度,同时分析谐波电流的特点,对传统重复控制进行了改进,提出双环快速重复控制,有效提高稳态精度的同时也提升了系统的动态性能。实验结果证明了所提方法的正确性。     

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。     

改进的单位功率因数谐波电流实时检测方法

为较好地解决低通滤波器的延时问题,分析了低通滤波器和积分器对谐波电流检测精度和检测响应过程的影响,采用移动窗积分法改进了单位功率因数谐波电流检测法的暂态性能,提出了改进的单位功率因数谐波电流实时检测方法。Matlab/Simulink仿真结果表明该方法提高了传统检测方法的实时性,可较好地跟踪负载的变化。基于数字信号处理器的并联有源滤波器实验验证了该方法的可行性和有效性。     

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。     

Adaline在APF多目标谐波检测中的应用

参考电流检测是有源电力滤波器控制中的主要环节.为提高谐波检测的灵活性,提出一种基于自适应线性神经元结构的谐波检测方法.通过适当的坐标变换后,可由该算法直接分离出负载电流基波各序分量及谐波分量,并按不同的补偿目标和有源电力滤波器容量要求进行多种的组合.为保证在电网电压不对称或畸变情况下对基波正序电压的跟踪,引入了基于模糊...     

一种感应电动机恒单位功率因数运行策略

研究了一种感应电动机恒单位功率因素运行策略,给出了感应电动机恒单位功率因数运行系统的结构,分析了系统工作原理,电动机在变负载运行时系统的仿真结果,证明了这种策略的可行性。     

PI加重复控制算法在三相4线制SAPF中的应用

分析了三相4线制并联型有源电力滤波器的原理,并建立系统的数学模型。在电流环的控制中采用PI控制和重复控制并联的方式,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。分析了PI控制和重复控制的设计过程,最后利用仿真和实验验证了该控制方法的可行性和优越性。     

基于滑窗离散傅里叶变换检测及重复控制的有源电力滤波器

滑窗离散傅里叶变换的电流谐波检测算法和重复控制算法具有提高系统实时性、检测精度、易于实现等特点,在提高波形跟踪精度方面有较好的表现。该算法与PI控制并联,不仅保证了系统的动态性能,而且一定程度上消除了稳态误差。通过Matlab仿真,证明了该方法能显著改善滤波效果。     

基于误差迭代PI和改进重复控制的APF补偿电流控制

针对电网谐波污染日益严重的情况,为提高有源电力滤波器(APF)的稳态补偿精度和动态响应性能,从谐振控制器的角度出发,对传统重复控制进行改进,并针对控制对象优化得到最优重复控制参数。同时,为了克服重复控制延时一个周波响应的动态性能缺陷,提出了一种误差迭代比例—积分(PI)控制法,在提高系统动态响应速度的基础上尽可能保证稳态精度。最后,对重复控制的嵌入形式加以改进,通过设置指令前馈通道优化控制结构,得到了改进复合控制的优化结构,实验和仿真结果验证了所提出控制策略的准确性和有效性。     

使用无速度传感器的PMSG单位功率因数控制

使用永磁同步发电机(PMSG)的直驱风电系统目前发展很快,PMSG的控制对系统性能非常重要,其中无速度传感器控制也受到了广泛关注。为推进此一技术,采用单位功率因数控制方法控制永磁同步发电机以降低永磁直驱风电系统变流器的功率等级;采用基于锁相环的无速度传感器控制策略对电机转速和相位进行观测。实验结果表明在永磁直驱风电系统中,单位因数控制可以有效降低变流器容量,无速度传感器控制可以替代常规编码器参与控制并获得良好效果,从而证实了所采用的单位因数控制和无速度传感器控制策略的有效性。     

并联有源电力滤波器的自适应重复控制

在现有电力有源滤波器重复控制方法的基础上,提出了自适应负载谐波电流数字检测方法和重复控制自适应信号发生器。基于瞬时无功功率理论,在d-q坐标系中实现谐波电流的数字检测算法,并引入自适应的每基波周期采样点数kmax消除电网电压频率变化的影响。采用比例控制与重复控制并联用于输出波形控制。实验结果证明了这种自适应的谐波电流检测和数字重复控制方式的有效性。